Krešimir ŠARAVANJA Ivo ČOLAK KAMEN ZA OBNOVU STAROG MOSTA U MOSTARU STONE FOR RECONSTRUCTION OF THE OLD BRIDGE SAŽETAK U radu su prikazane specifičnosti kamena “tenelija” (vapnenca, klasificiranog kao oosparit) korištenog za obnovu Starog mosta u Mostaru. Ovaj jedinstveni kamen korišten za izgradnju monumentalnih i sakralnih objekata u Mostaru preko pet stotina godina. Znanstvena ispitivanja ovog kamena najviše se vezuju za sanaciju Starog mosta 1963. godine, te za obnovu 2003.-2004. godine. Rezultati ispitivanja pokazuju veoma zanimljive rezultate strukture kamena, unutarnje kristalizacije, tlačnih čvrstoća i upijanja vode, što objašnjava njegovu postojanost u duljem vremenskom razdoblju. U drugom dijelu rada prikazan je kamen alveolinsko-numulitni vapnenac eocenske starosti, korišten za popločavanje kaldrme mosta namijenjene za pješački promet. SUMMARY In this paper characteristics of “Tenelija” stone (limestone clasified as oosparit), used for reconstruction of the Old Bridge in Mostar are presented. This unique stone was used for construction of monumental and sacral structures in last five hundred years in Mostar. Scientific testings of this stone mostly are connected to sanation of the Old Bridge in Mostar in 1963, as well as its rehabilitation in 2003.-2004. Results of testings are indicating very interesting results of the stone structure, internal cristalization, strengths and water apsorbation, what are explaining its durability in longer time interval. In the second part of this paper characteristics of alveoline-nummulit limestone from the eocene period used for the construction of pavement are presented. Mr. sc. Krešimir ŠARAVANJA, dipl. ing. građ., “IGH-Mostar” d.o.o. Mostar, Dubrovačka bb& Građevinski fakultet Svečilišta u Mostaru, Kralja Zvonimira 14, 88.000 Mostar, BiH Doc. dr. sc. Ivo ČOLAK, dipl. ing. građ., Građevinski fakultet Svečilišta u Mostaru, Kralja Zvonimira 14, 88.000 Mostar, BiH

KAMEN ZA OBNOVU STAROG MOSTA U MOSTARU 1. UVOD Kamen «tenelija» se u Mostaru intenzivno eksploatira i koristi u graditeljstvu kao arhitektonsko-građevni kamen zadnjih pet stoljeća, od vremena turske, preko austro-ugarske vladavine, sve do danas. To je oolitični, sitnozrnati vapnenac s lokaliteta Mukoša južno od Mostara. Nakon revitalizacije kamenoloma Mukoša 1997. godine, tenelija je nakon više desetljeća ponovno dostupna, kako u suvremenoj primjeni, tako i u obnovi ratom porušenih povijesnih zdanja.

Slike 1.-2. Kamenolom «Mukoša» stari kop i sadašnji kamenolom

Većina znanstvenih ispitivanja kamena iz Mukoše u zadnjih pedesetak godina bila su vezana za kamen ugrađen u Stari most, kameni most s veoma vitkim i elegantnim oblicima da je bilo teško povjerovati da se ta takva struktura mogla napraviti od ogromnih kamenih blokova. Površine kamena nisu polirane niti pravilne: one su savršeno izrezane i ručno obrađene, ali ih karakteriziraju česte obične konstruktivne nepravilnosti iz kojih je bilo moguće primijetiti njihovu materijalnost, te da su napravljene od kamena. Glavne dimenzije mosta su slijedeće: raspon je bio 28,71 m sa sjeverne strane a 28,62 m sa južne strane, a uzdignutost luka je bila oko 12,06 m. Noseći luk imao je dubini oko 3,95 m i visinu od 80 cm, a bio je sastavljen od 111 redova (čiji broj je vjerojatno planiran, a nije nasumce dobiven) sastavljenih od 2 do 5 svodnih kamenova (najčešće 3-4), a), promjenljivih oblika i veličine (prosječni kameni blok dimenzija 40 × 80 × 100 cm).

Slika 3. Stari most u Mostaru, najpoznatiji objekt građen od kamena «tenelija»

2. TEHNOLOGIJA ZIDANJA MOSTA TENELIJOM Luk mosta i čela su napravljeni od kamena, a vezivanja su izvedena korištenjem morta, te željeznih spojnica: klanfi i spona koje su bile ankerirane u kamene blokove u namjenski urađene žlijebove u koje je ulijevano rastopljeno olovo radi blokiranj cijelog sistema. Stare tehnike korištene u to vrijeme bile su nedvojbeno napredne. Izgleda da su bili svjesni krhkog ponašanja kamena na vlačna naprezanja i da je primjena istegljivog materijala kao kovano željezo bilo sredstvo da se dobije prikladniji i otporniji objekt. Danas znamo da ti metalni elementi nisu bili neophodni za stabilnost i otpornost mosta, a da bi dobar sloj morta, s periodičnim održavanjem spojnica, osigurao svakako dugotrajnost mosta. Ipak, metalne spone mogle su doprinijeti otpornosti objekta na eventualne bočne seizmičke sile i sile uzrokovane riječnim poplavama. Ova tehnika je dopustila, zajedno sa korištenjem morta, prilično efikasan sistem povezivanja. Korištenje kovanog željeza za ojačanje građevine je svojstvenost mosta i primijenjena je skoro na svaki njegov element slijedeći različite metodologije sklapanja.

Slike 4.-9. Faze rada sa “tenelijom” (klesanje, potapanje do ugradnje, podizanje i ugradnja bloka)

Budući da je luk mosta, na vrhu, znatno viši od obližnjih razina ulice (2,70 m), pješačka staza na mostu je strma i nagnuta na način da svi arhitektonski elementi, kao kamen čela, parapeti i gornji vijenci slijede te pravce do vrha. Zidovi mosta su odvojeni od luka vijencem (donji vijenac) koji je slijedio krivulju luka, a ograničeni su na vrhu drugim vijencem (gornji vijenac) uspravnog, ali nagnutog profila.

kamen luka - voussoir noseći luk

zid od kamena gornji vijenac

parapet ograda

donji vijenac

30°

kaldrma /podina

rebro za ukrućenje

red luka

potp. zid vijenca

luk/ svod

potporni zid

šupljina za raster.

pokrov od k. ploča

Slike 10.-11. Osnova (lijevo) i aksonometrijski pogled presjeka mosta (desno)

Preko nosivog luka postoji kameno rebro s važnom konstruktivnom funkcijom koja je dopuštala, zajedno sa čeonim zidovima, ukrućeno djelovanje cijelog mosta. Između zidova i rebrastog ukrućenja postoje šupljine za smanjenje težine koje su doprinijele smanjenju opterećenja na luku, dok je punilo razložno bilo korišteno samo blizu remenika luka da se stabilizira struktura i svod. Rupe za smanjenje težine su pokrivene kamenom pločama.

Slike 12.-14 Aksonometrijski izgled u presjeku kamenih elemenata mosta (lijevo);

Susjedni redovi - otvoreni pogled strane: ugrađeni red - gore; red koji se treba sklopiti – dolje (sredina) Aksonometrijski izgled nosivog luka tijekom faze sklapanja (desno)

Obzirom da svodni kamen luka predstavlja elemente nosivog luka te je stoga najvažniji dio mosta, mnoga sredstva za ojačanje su bila prisutna da se osiguraju djelotvorne spojničke veze. Da se bolje razumije kako je svodni kamen sklapan mora se naglasiti slijedeće: - nosivi luk je bio sastavljen od 111 redova svodnog kamena u debljini od 395 cm; - svaki red mogao je sadržavati 2-5 komada svodnog kamena (prosjek 3-4); - redovi svodnog kamena su montirani sa obje strane mosta; - spojnice između svodnog kamena koji pripada jednom redu, su bile pomaknute u poređenju s prethodnim redom (kao što se dešava u uobičajenom rasporedu kamenogradnje); - sloj morta je bio korišten da se kombinira obližnji svodni kamen (kao što se dešava u uobičajenoj obradi kamenogradnje); - dodatni metalni elementi su bili montirani preko spojnica;

- tri različita metalna sredstva za ojačanje su bila korištena za l kamen luka: spone, klanfe i klanfe zasvođa; - metalni elementi, i namjenski urađeni žlijebovi koji ih ugošćuju, su imali dimenzije i veličine potpuno promjenljive u strukturi mosta. Svaki luk kamena je bio povezan s jednim ili dva svodna kamena prethodnog reda s jednom ili više metalnih spona. Spone su bile primijenjene na kamene blokove u namjenski urezane žlijebove (rupe), a rastopljeno olovo je ulijevano u žlijebove da se povežu metalni i kameni elementi. Nesumnjivo da je svodni kamen bio dobro povezan jedan sa drugim, ako pomislimo da je, čak nakon rušenja mosta, većina izvađenog kamena luka još uvijek bila sklopljena u ogromne blokove. Obližnji svodni kamen svakog reda je bio povezan dvostranim klanfama koje presijecaju spojnice; čak u ovom slučaju klanfe su bile povezane za kamen rastopljenim olovom koji je nalijevan u namjenski urađene žlijebove. Bočne klanfe bile su prilično pravilne, sličnog oblika i veličine i one nisu imale mnogo izmjena duž nosivog luka. Parapeti su bili sklopljeni preko gornjih vijenaca slojem morta i sponama za koje se je pretpostavljalo da će se prethodno montirati na donju ivicu parapeta i ubaciti u žlijebove gornjih vijenaca: sve je to povezano nalivenim rastopljenim olovom u namjenski izrezane kanale preko vijenaca. Na vršnom rubu parapeta smještene su neke druge klanfe koje su presijecale bočne spojnice (također povezane mortom). Kaldrma je napravljena od kamena vapnenca (tvrdi i otporni kamen vapnenac sličan mramoru), a koji je karakteriziran poprečnim rebrastim stepenicima da se izbjegne klizanje; podina je sklopljena na sloju morta koji ima, najvjerojatnije vodonepropusnu funkciju zajedno s donjim slojem načinjenim od crvenice (“terra rossa”). Kaldrma se sastoji od slojeva kamena i kamenih pločica; njihov raspored nije izveden nasumice budući da, kako je zamišljen, mora pomoći da kišnica oteče. Pločice i slojevi kamena su sklopljeni pažljivo na ravnom i homogenom pripremnom sloju uz pravljenje što je moguće bližih spojeva te njihovim zaptivanjem da se izbjegne infiltracija kišnice. Kaldrma je precizno ograničena kamenim parapetima i čak je izvršeno zaptivanje tih spojnica.

Slike 15.-16. Faze ugradnje kamena “Opine” u kaldrmu mosta

3. FIZIKALNO-MEHANIČKA SVOJSTVA KAMENA Opsežniji podaci o fizikalno-mehaničkim i mineraloškim svojstvima ovog kamena dobiveni su prilikom sanacije i konzervacije temelja i svoda Staroga mosta 1963. godine. Tada je proučen kamen ugrađen u Stari most, ispitani su uzorci na lokalitetu Mukoša i prišlo se zamjeni oštećenih blokova na mostu. U ležištu “Mukoša” kod Mostara su uočene dvije vrste kamena: «tenelija» – oolitični vapnenac i «miljevina» – sitnozrnati vapnenac. Obje predstavljaju dobru sirovinu za proizvodnju AG kamena. U

ležištu su međusobno interkalirani, tj. međusobno se smjenjuju kao proslojci i teško ih je razdvojiti na terenu. Miljevina je znatno zastupljenija od tenelije. Tenelija je cjenjenija i skuplja od miljevine. Tenelija je kamen žućkaste boje kad je tek izvađena iz kamenoloma i svijetlo smeđe boje u vlažnom stanju. Sušenjem dobiva bjeličastu, a vremenom i starenjem svijetlo sivu i sivu boju. Homogene je teksture i visoke poroznosti. Pod mikroskopom se uočavaju gusto pakirani ooidi ujednačene veličine zrna, prosječnog promjera 300 µm, tj. od 0,2 do 0,5 mm. Ooidi su negdje zgusnuti, a ponegdje je među njima prazan prostor. Na mikroskopskom izbrusku tenelije vidljiva je koncentrična unutarnja struktura ooida. Tenelija je klasificirana kao oosparit (prema ispitivanju mineraloško-petrografskog sastava provedenom u Cestovno-građevnom laboratoriju «IGH» d.d. Zagreb).

Slike 17.-19. Tenelija (lijevo); Oolitična struktura tenelije (SEM snimka - LGA), sredina;

s detaljem (desno) Da se zaključiti da stijena u Mukoši pokazuje devijacije i varijacije u gradaciji veličine zrna i stupnju zbijenosti, kao i poroznosti. Očito je da su uvjeti sedimentacije varirali rezultirajući različitom raspodjelom kamenih struktura unutar slojeva, što je dovelo do sadašnjih mikro i makro razlika među susjednim slojevima. Prilikom realizacije projekta revitalizacije kamenoloma na lokalitetu Mukoša po narudžbi privatnog poduzeća ''Dent'' (danas «Kamen Dent» Mostar), ispitivanja tenelije izravno iz nalazišta su rađena u «IGH» d.d. Zagreb i u ''IGH-Mostar'' d.o.o. Mostar (1998). Prema kategorizacijama AG tenelija spada u kamen vrlo niske čvrstoće, srednje težak, ekstremno porozan i velikog upijanja vode. U sklopu projekta rekonstrukcije Staroga mosta obavljena su obimna ispitivanja fizikalno- mehaničkih svojstava tenelije iz ostataka Starog mosta, kao i tenelije izvađene iz kamenoloma Mukoša («Zavod za geotehniku i fundiranje Građevinskog fakulteta», Sarajevo, 1998. i «Geotehnički institut LGA», Nürnberg, 2000/01). U Tablici 1. dat je pregled fizikalno-mehaničkih svojstava tenelije dobivenih na uzorcima iz kamenoloma Mukoša u Centralnom laboratoriju «IGH-Mostar» u lipnju 2002. godine, kao i pregled rezultata prethodnih I kontrolnih ispitivanja vapnenca iz nalazišta Opine kod Mostara. Uzimajući u obzir i rezultate nekih ranijih ispitivanja tlačna čvrstoća tenelije se kreće između 25 i 45 MPa. Veoma su velike varijacije u čvrstoći i poroznosti ovisno o mjestu uzorkovanja, zbog čega se posebna pozornost posvećuje odabiru kamena u odnosu na vizualno uočljive varijacije u građi, poroznosti ili boji. Kod tenelije nema značajnih odstupanja u čvrstoći ovisno o pravcu opterećivanja.

Tablica 1. Fizikalno-mehanička svojstava “tenelije” i vapnenca “Opine” za kaldrmu S V O J S T V O TENELIJA OPINE Gustoća [g/cm3] 2,616 2.710-2.712 Prostorna masa [g/cm3] 1,977 2.705-2.707 Poroznost [%] 24,4 0,18

Pod atm. tlakom 9,47 0,06-0,08 Upijanje vode [%] Kuhanjem u vodi 14,11 - Koeficijent zasićenja 0,67 -

nepostojan postojan Postojanost na mrazu Pad čvrstoće poslije 25 ciklusa (%) - 13-18 U suhom stanju 37,1 (32,9-45,0) 155-159 U vodomzasićenom stanju 30,8 (27,7-36,2) 138-155 Tlačna čvrstoća [MPa] Poslije 25 ciklusa smrz./odmrz. - 130-135

Koeficijent habanja po Böhme-u [cm3/50 cm2] 48 21 Veliko upijanje vode ima izravan utjecaj na smanjenje tlačne čvrstoće u uvjetima kvašenja i na otpornost prema mrazu. Prilikom ispitivanja postojanosti prema mrazu, uzorci tenelije su prethodno zasićeni vodom postupkom kuhanja u vodi, kojim se u slučaju tenelije postiže za 33 % veća ispunjenost pora vodom u odnosu na postupak zasićivanja vodom pod atmosferskim tlakom. Već nakon trećeg ciklusa smrzavanja/odmrzavanja došlo je do pojave pukotina. Uzorci tenelije ispitivani tim postupkom, ali prethodno zasićeni postupkom zasićivanja pod atmosferskim tlakom, zadobili su prsline nakon 22. ciklusa smrzavanja/odmrzavanja. Očito je da se postupkom zasićivanja kuhanjem u vodi postiže veća ispunjenost pornog prostora vodom i da ne preostaje prostora za širenje leda što dovodi do razarajućih vlačnih naprezanja unutar kamena. Dakle, kod tenelije, zbog njene krupnozrnate strukture, voda se brže iscijedi iz kamena, tj. na kraće zadržavanje vode u strukturi kamena, čemu u prilog govori i velika razlika u upijanju vode postupkom kuhanja u odnosu na upijanje pod atmosferskim tlakom. Iz ranijih ispitivanja vrijednosti koeficijenta vodopropusnosti tenelije odgovaraju redu veličine za sitne pijeskove (približno 10-4-10-3 cm/s). Tenelija spada u izrazito mekan kamen: za teneliju je rezultat otpornosti na habanje prema Böhme-u iznosio 48 cm3/50 cm2, što u ugrađenoj konstrukciji znači sklonost mehaničkom trošenju, zaobljavanju oštrih bridova i sl. O svojstvima i trajnosti tenelije najbolje svjedoči ugrađeni kamen u građevinama iz bliže i dalje prošlosti. Nepovoljni rezultati o postojanosti tenelije su dobiveni na uzorcima svježe izvađenim iz stijenske mase. Blokovi tenelije u Starom mostu su skoro 4,5 stoljeća odolijevali atmosferskim utjecajima i zemljotresima, što jasno govori o njenoj postojanosti. Većina prijašnjih istraživanja tenelije su rađena na kamenu ugrađenom u Stari most, na kojem je primijećeno da tenelija vremenom dobiva na čvrstoći. To se najprije objašnjavalo gubitkom kristalne vode, ali je ubrzo ovo objašnjenje uzeto s rezervom. Najzanimljiviji je podatak o uočenom prirodnom procesu zacjeljenja pukotina, koji je rezultat kristalizacije kalcita iz vode koja sadrži kalcij-hidrokarbonat. Također, prazni prostor u strukturi tenelije može primiti vodu, pa i plinove, gdje se kasnije može iskristalizirati prevlaka-korica od raznih minerala. Ovim procesom kamen može dobiti novu nijansu boje, povećanu kemijsku i mehaničku otpornost. Zbog visoke poroznosti tenelija kada je tek izvađena iz kamenoloma sadrži veliku količinu vlage, koja može sadržavati rastvorene soli. Sušenjem kamena soli zajedno s vlagom migriraju prema površini

kamena gdje kristaliziraju stvarajući patinu. Također, kod visokoporoznih vapnenaca s međusobno povezanim pornim prostorom voda lako prodire u unutrašnjost pa kišnica s ugljičnim dioksidom pretvara kalcit u rastvorljivi kalcij-hidrokarbonat, koji sušenjem migrira prema površini gdje ponovo kristalizira kao kalcit tvoreći čvršću koricu. Tako se starenjem uz formiranje patine na površini poboljšavaju mehanička svojstva. Kamen vapnenac iz Opina korišten za kaldrmu mosta i za kamene ploče koje pokrivaju šupljine za rasterećenje. Karakterističan izgled s bijelim pjegicama, koje krase brušenu površinu simbolizirao je kaldrmu Starog mosta u Mostaru, gdje su se okamine isticale zahvaljujući uglačanosti površina nogama prolaznika. Determiniran je kao bioklastični vapnenac tipa floatstone do rudstone, formacijskog naziva alveolinsko-numulitni vapnenac eocenske starosti, veoma malog upijanja vode, srednje visoke tlačne čvrstoće, kompaktan (male poroznosti), otporan na djelovanje i vrlo dobre otpornosti na habanje, pa je kao takav prema mišljenju «IGH-Mostar» pogodan za izradu kaldrme mosta.

Slike 21. Blok kamena vapnenac “Opine” (lijevo), s detaljem (desno)

3. LITERATURA - Bilopavlović, V., Smoljan, N.: Pet stoljeća građenja tenelijom, Rudarsko-geološki glasnik 1, Mostar, 1997. - Bilopavlović, V.: Elaborat o klasifikaciji, kategorizaciji i proračunu zaliha arhitektonsko-građevnog kamena oolitičnog vapnenca (tenelije i miljevine) na istražnom prostoru ''Mukoša'' u Mostarskom polju, Mostar, 1988. - General engineering s.r.l.: Faza B - završni arhitektonski projektni izvještaj, Firenca, III. 2001. - LGA Geotechnical Institute: Reconstruction of the Old Bridge over the Neretva in Mostar. Sampling and Testing of stones (Ancient and new stones), Nuremberg, 2001. - Šaravanja, K., Galić, A.: Resursi i svojstva građevnog kamena Hercegovine za obnovu graditeljske baštine/Stone's resources and properties in Herzegovina region for the reconstruction of the architectural heritage, Seminar on Restoration Principles in Počitelj, The Swedish Foundation for Cultural Heritage without Borders, Počitelj-Čapljina, IX. 2001. - Pekić, S.: Prilog izučavanju svojstava kamena tenelije i kamena miljevine korištenih u izgradnji i obnovi građevina u Mostaru, Diplomski rad, Mostar, 2002. - Bilopavlović, V., Pekić, S., Šaravanja, K.: Ispitivanje petrografskih i fizičko-mehaničkih svojstava kamena tenelije i miljevine, Rudarsko-geološki glasnik, br. 5-6, Mostar, 2002. - Šaravanja, K., Bilopavlović, V.: Prikaz rezultata ispitivanja kamena s područja Hercegovine, Rudarsko-geološki glasnik br. 5-6, Mostar, 2002. - Bilopavlović, V., Pekić, S., Šaravanja, K.: Characteristics of 'Tenelija' and 'Miljevina' stones, European Conference on Raw Materials and Coal – New Perspectives, Sarajevo, 2004. - Šaravanja, K., Marijanović, P.: Architectural and techical stones in Herzegovina region (plenary paper), European Conference on Raw Materials and Coal – New Perspectives, Sarajevo, 2004.