Mimar Sinan, 16. yüzyıl Osmanlı’sında 9 milyon kilometrekarelik bir coğrafyada 400’e yakın eser inşa etti. Hepsini 50 yaşından sonra yaptı ve bir asırlık ömründe Osmanlı mimarisini zirve noktasına tek başına taşıdı fakat tek bir inşaatında bile 164 cilt defter tutup tüm ayrıntıları not eden Mimar Sinan, kullandığı hiçbir inşaat tekniğini açıklamadı. Gerisinde onlarca şaheserle birlikte beş asırdır açıklanamayan bir dizi mühendislik gizemi bıraktı.
Neredeyse kariyerinin her yılında sekiz farklı inşaat projesi yönetti. Ancak bu yetenekli başmimarı sıra dışı kılan yönü, inşa ettiği eserlerin sayısı değil, kullandığı gizemli teknikleriydi. Gizli formüller, bilinmeyen işlemler ve asırlar sonra icat edilen bir dizi inşaat tekniği. Tüm bunlar birer efsane mi, yoksa gerçek mi? Mimar Sinan’ın gizemli mühendisliği hangi sırları saklıyor?
Sağlamlığın ilk şartı doğru zemin, doğru temeldi. Süleymaniye devasa boyutlarına rağmen yapılışının üzerinden geçen 5 asırda 15’i 5.5 şiddetinin üzerinde olan 89 depremden hiç hasar almadan çıktı ve sadece 4 kez restore edildi.
Bugün modern mimaride her binanın bir kullanım ömrü vardır ve genellikle 100-150 yıl arası değişir. Bunun anlamı, 150 yıldan sonra bir binanın sağlamlığı garanti edilemez. Fakat Mimar Sinan, Kanunî Sultan Süleyman’a kıyamete kadar ayakta kalacak bir cami vadetti, üstelik depremleriyle ünlü bir şehirde.
Süleymaniye zemininin en yukarısında 5-6 metre kalınlığında kumlu toprak tabakası, altında yüzeye yaklaşan grovak kayalıklar mevcuttur.
Sinan önce yüzeydeki toprak tabakasını kaldırdı ve kayalara yaklaştı. Daha sonra 30.000’e yakın kazık çaktırarak bu kazıkların üzerine tonlarca ağırlıkta bloklar koydurdu ve iki yılı aşkın bir süre bekledi. Böylece zeminin daha iyi sıkışmasını ve yük taşır hale gelmesini sağladı.
321 metre yüksekliğindeki dev bina, Dubai’nin yumuşak kumlu zeminine temelindeki 230 tane devasa beton kazık sayesinde dikildi. Mimar Sinan aynı tekniği 450 yıl önce kullandı. Dev kazıklar çaktırıp kayalar kullanarak iki yıl boyunca toprağa metrekare başına 10 ila 15 tonluk bir basınca maruz bıraktı. Bu, inşa edeceği caminin zeminine uygulayacağı basıncın tam iki katıdır.
Uzun süren zemin hazırlığı, Sinan’ın planının ilk aşamasıydı. Hatta ilerleyen yıllarda, inşaatın geciktiğine dair dedikoduların çıkmasına bile neden olmuştu fakat Sinan ne yaptığını gayet iyi biliyordu.
İlk olarak zemini 20 cm’lik bir harç tabakasıyla kapladı ve üzerine ahşap ızgaralar yerleştirdi. Bunun üzerine kesme taş ve kayalardan oluşan zemin duvarını ördü. Temel katlarını kademeli olarak daralttı ve piramit şeklinde inşa etmeye başladı. Bu basamaklı temel, sallantı anında binaya hacıyatmaz gibi davranma kabiliyeti veriyordu. Böylece yapı, depremlere karşı ilk direncini temelden gösteriyordu.
Binanın temelinin kendi başına güçlü olması yeterli değildir, kuru da kalması gerekir. Mimar Sinan’ın buna da bir çözümü vardı. Binanın, zemin suyundan yalıtımını sağlamak için, suların havalandırma kanallarına toplanarak buradan Haliç’e tahliyesini sağladı.
370 metre uzaklıktaki Haliç’e uzanan bu drenaj hattı, yüzyıllar sonra bile binanın temelinin kuru kalmasını sağlıyor. Süleymaniye’nin çevresinde tam yerleri bilinmeyen çok sayıda hava kanalıyla bu kanallar besleniyor ve iklimlendirmeyi de sağlıyor. Peki yapının altındaki bu çok sayıdaki boşluk, temeli zayıflatmış olmuyor mu? Aksine, temele ulaşacak suları kestiği için taşıyıcı sistemi daha güçlü kılacak bir yapıya dönüştürüyor.
Klasik Selçuklu ve Osmanlı mimarisinde yapıların temel dolgu malzemesi Horasan harcıdır. Bu, Mısır piramitlerinden beri kullanılmakta olan bir karışımdır. Baskı altında sertleşir, sallantıda esner. Mimar Sinan da Horasan harcını kullandı fakat içeriğini değiştirerek.
Klasik Horasan harcının içinde kil ve kum karışımından elde edilen "agrega" bulunur ve yapıya sertliğini kazandırır. Dolgu malzemesi olarak da kireç ve su kullanılır. Karbonlaştırmayı hızlandırmak ve esneklik kazandırmak içinse organik bileşenler kullanılır. Bunlar o çağlarda bulunabilen peynir, süt, pamuk ve yumurta akıdır.
Mimar Sinan ise kendi harcında, proteini daha fazla olan devekuşu yumurtasının akını kullandı. Sinan, Roma betonu olarak bilinen ve volkan tüfünden yapılan bir harcı da biliyordu. Bu harcın kükürt oranı fazla olduğu için tutunumu da fazlaydı. Fakat volkan tüfü, Anadolu’da kolaylıkla bulunan bir malzeme değil.
İşte bu noktada Mimar Sinan’ın dehası devreye girdi ve harcına "soğan" ekledi. Yani doğal kükürt bileşeni! İşte bu özel karışım sayesinde klasik Horasan harcından neredeyse iki kat dayanıklı özel bir harç elde etti.
Gesi’deki Belağası Yeraltı Şehri, Sinan’ın evinin çok yakınındaydı ve çocukken bu mağarada Romalılardan kalan duvar örgülerini görme fırsatı oldu. Zaman içinde Horasan harcı ve Roma betonu melezi yeni bir tür üretti, daha sağlam ve daha esnek bir dolgu.
Sinan aslında gizemli bir harç yapmadı, bir sentez yaptı. Sinan için, harcın içine konulan malzemeler değil bileşenler önemliydi. Yani o, peynir ve yumurta akını değil proteinin farkındaydı; soğan değil, kükürt eklediğini biliyordu. Tüm bunlar dahi mimarın sahip olduğu kimya bilgisinin sonucuydu.
Dünyanın farklı köşelerinden getirilen 4 devasa mermer sütun. Her biri 9 metre uzunluğunda ve 30 ton ağırlığında. Bu sütunlar dev yapının omurgasını oluşturuyor. Bu devasa sütunlar temelde kubbeyi taşısa da sütunların asıl işlevi yapıyı bir arada tutmaktır. Bina yükünün yarısı bu devasa sütunlar vasıtasıyla temele aktarılıyor. Her bir fil ayağı yaklaşık 8000 ton yük taşıyor. Yani bu, 32 şehir hatları vapurunun ağırlığına denk.
Süleymaniye’nin dört sütununun etrafında örülen dış duvarları 1 metre kalınlığında ve 20 metre yüksekliğinde. Binanın toplam ağırlığının yarısından fazlası, yani 36.000 tonluk yük bu duvarların üzerine biniyor. Duvarlar kendi ağırlıklarıyla birlikte tepesindeki ana kubbenin ağırlığını da taşıyor.
Süleymaniye inşa edilirken Sinan dünyanın o güne kadarki en büyük camisini yaptığını biliyordu. Çünkü sağlamlığın yanı sıra büyüklüğü de vadetmişti. Süleymaniye tamamlandığında tam 68.000 ton ağırlığa ulaşacaktı. Yani 6 Eyfel Kulesi’nin toplam ağırlığından bile daha fazla bir ağırlığa sahip.
Dört tane ana kolonu yaptıktan sonra yedişer metre arkalarına ağırlık kuleleri yapıp ana kolonlara bağladı. Böylece ana kolonların yükünün bir kısmını ağırlık kulelerine dağıttı. Yapılan dinamik gerilim testlerinde bu ağırlık kulelerinin her birine 4.000 ton, ortadaki birbirine bağlayan kemerlerde de 1.000 ton olduğu hesaplanmıştır.
Yani bir cephede 9.000 ton, diğer cephede de 9.000 ton, diğer iki kenardaki altışar tane düz payanda da 1.500’er ton olmak kaydıyla yine 9.000’er ton yük taşımaktadır. Dolayısıyla statik açıdan çok dengeli bir yapıdır. İşte bu mücize sistem, yığma inşaat sisteminden iskelet inşaat sistemine geçişin ta kendisidir.
Bu, Süleymaniye’nin büyüklük vaadinin son testiydi. Bir kubbe inşa etmenin sırrı, taşları hiçbir destek olmadan eğimli bir şekilde boşluğa dizmek ve tepede kilit taşıyla tutturmaktır. Romalılar bunu 2.000 yıl önce keşfetti ve volkan tüfünden dev kubbeler yaptılar. Osmanlı mühendisliğinin yegane amacı ise bir caminin üzerini tek bir kubbeyle örtmekti. Ancak yapı büyüdükçe kubbe de büyüyecekti.
Çünkü o gün bu büyüklükte bir cami için tek kubbe inşa edebilecek teknik birikim yoktu. Fakat Mimar Sinan, Ulu Camii için "Ben olsam üzerini tek bir kubbeyle örtebilirdim" demişti ve tarih ona Osmanlı İmparatorluğu’nun en büyük kubbesini inşa etme fırsatı sundu.
Sinan, gençliğinde yeniçeri olarak katıldığı birçok seferde dünyanın en görkemli yapılarını yakından görme fırsatı buldu. 50 yaşına kadar dünyanın farklı coğrafyalarında antik yapıları inceledi, notlar aldı ve Romalıların dev kubbeler inşa etmesinin sırrını da çözdü.
Kubbeyi kuzey-güney hattından 32 payandayla sıkıştıracak ve böylece kubbe ağırlığı yön değiştirip daha geniş bir yüzeye dağılmış olacaktı. Kubbenin yükü doğu-batı hattında iki yarım kubbeye dağıtılacak ve tıpkı Ayasofya’daki gibi bu yarım kubbeler binanın iç alanını %50 daha artıracaktı.
1548’de Kanunî’nin 22 yaşında ölen oğlu Şehzade Mehmet için yaptırdığı cami, Sinan’ın İstanbul’daki 100 eserinin ilkiydi ve "Şaheser Üçlemesi"nin de ilk parçasıydı. Sinan bu camide 18,5 metre çapındaki kubbeyi dört yarım kubbe üzerine oturttu ve böylece Rönesans mimarlarının hayalini gerçekleştirdi. Yani kubbeyi tamamen çift çeper sistemiyle inşa etti.
Burada elde ettiği başarıyla yetinmedi ve Süleymaniye’de bunun tam iki katı büyüklüğünde bir kubbe inşa etti. Süleymaniye’nin ilk olarak yarım kubbeleri inşa edildi. Ardından ana kubbenin inşasına başlandı. Kubbe ahşap iskeletin üzerine tuğla örgüyle inşa edildi ve üzeri kurşunla kaplandı.
Bu hesapları yapabilmek için 4 işlemin yanı sıra 5. bir işlemi yaptığı söylenir. Bunun yanı sıra 13 bilinmeyenli bir denklemi de çözdüğü düşünülüyor. Gerçekten de Mimar Sinan matematikte 5. bir işlem geliştirmiş olabilir mi? Bu görkemli kubbeleri 13 bilinmeyenli bir denklemi çözerek mi inşa edebildi?
1574’te tamamladığı bu camii, Süleymaniye’den hacim olarak daha küçük fakat mimaride bir doruk noktası. Kubbesi inşa edildiğinde dünyanın en büyüğüydü ve Sanayi Devrimi’ne kadar dünyada ondan daha büyüğü inşa edilemedi. Asıl ilginç özelliği, Selimiye’de kubbeyi ve camiyi ayakta tutan hiçbir fil ayağının olmayışı. Onun yerine sadece sekiz adet ince sütun var.
Selimiye’nin kubbesi Süleymaniye’nin kubbesinden 3 metre daha büyük ve tam iki katı ağırlıkta. Buna rağmen Mimar Sinan bu dev kubbeyi 43 metre yükseklikte sekizgen bir kasnağa oturtup toplam ağırlığını 8 küçük sütun üzerine yükledi. Yani daha az taşıyıcı güçle daha büyük bir kubbe inşa etti.
13 bilinmeyenli denklem aslında kubbeyi ayakta tutmak için 13 faktördü:
Bu tıpkı bir tahterevallinin 13 kolu olması gibidir. Önemli olan, bunlardan birine basınca diğerlerine ne olacağını hesaplayabilmekti. Diyelim ki kubbe yüksekliği bir birim artarsa kasnak genişliği nasıl etkilenir ya da pencere sayısındaki artış ya da azalış statik yükü nasıl etkiler?
Mimar Sinan kubbe için gereken 13 faktörü ve aralarındaki ilişkiyi doğru hesaplayarak kubbe statiğini sağladı. Fakat o çağda Pi sayısı, altın oran ve karekök gibi birçok işlem biliniyordu. Peki Mimar Sinan kubbeyi inşa etmek için bunların dışında nasıl bir işleme ihtiyaç duydu? Aslında bu sorunun cevabı, kubbelerin inşasında o günkü matematik bilgisiyle hangi parçanın tasarlanamayacağında saklı.
Pandantifler ana kubbenin yükünü taşıyıcı sütunlara indiren üçgen köşelerdir ancak bu üçgenin tüm kenarları daireseldir ve kubbeyle aynı ilime sahiptir. Bu yüzden iki boyutlu zeminde tasarlanamaz ve eğer Ayasofya’daki gibi deneme yanılma yöntemiyle inşa edilmiyorsa son derece sıra dışı bir hesaplama gereklidir.
Böyle şekillerin yüzey alanlarını hesaplamak için o çağda böyle bir işlem yoktu ama günümüzde var, adı da "integral"! Küçük parçaların bütünleştirilerek bir yüzeyinin hesabını yapmak için kullanılır. Pandantif şekillerinin yüzey hesabını yapmak için çok elverişli bir işlem.
Aslında bakarsanız Mimar Sinan’ın kullandığı 5. işlemin integral mi olduğunu bilemeyiz. Hatta 5. bir işlem kullandığını da bilemeyiz. Çünkü tarihsel süreç olarak baktığımızda integrale gelene kadar birçok işlem var. En yeni işlemlerden biri aslında integraldir. Belki de Mimar Sinan kendi ebced cetveline göre farklı bir hesap kullanmış olabilir.
Ayasofya’nın devasa kubbesini havada tutan şeyin ne olduğunu fark etti. Mimarları Miletli İsidoros ve Trallesli Anthemios’un 1.000 yıl önce deneme yanılma olarak geliştirdiği pandantifi o matematiksel olarak formüle edebildi.
Kubbe, pandantiflerle dört sütunun üzerine kusursuz şekilde oturdu.
Sanayi Devrimi öncesinde yapımı en zor olan mimari parçalar kulelerdi. Çünkü çelik iskelet olmadan yığma taştan bir binayı ne kadar yükseltmek isterseniz tabanını da o kadar genişletmeliydiniz.
Fakat bir minare olabildiğince yüksek ve ince olmalıydı ve Sinan, İstanbul’daki en büyük camiye en yüksek minareleri yapmak istiyordu. Bu, sağlamlıkla büyüklük arasındaki kritik ikileme yeniden dönmekti.
Minareler Süleymaniye’nin en zor parçalarıydı. Özellikle doğu ve güney minareleri; her biri 25 katlı bina yüksekliğindeydi ve 462 yıl boyunca İstanbul’un en yüksek minareleri olarak ayakta kaldılar. Bunun için sağlamlık tek başına yetmez, çünkü esnemeyen her şey kırılır. Bu yüzden sağlam oldukları kadar esnek de olmalıydılar.
Minarelerdeki klasik taş örgüsünü bir adım öteye götüren Mimar Sinan, taşların birleşen yüzeylerine delikler açıp buralara tel monte etti. Bu telleri kurşunla doldurarak sabitledi. Bu, binaya elastiklik kabiliyeti kazandırdı. Yani bugün Japonya’da kullanılan elastik eklem teknolojisi 500 yıl önce Süleymaniye’de kullanıldı.
Süleymaniye’nin minareleri hiçbir yapıda görülmeyecek bir esnekliğe sahip. Sarsıntı şokunu emen hareketli eklemleri sayesinde bina 8 şiddetinde depreme bile dayanabilir. Yani 17 Ağustos Depremi’nin 7 katı büyüklüğünde bir sallantıda dahi Süleymaniye yıkılmaz. Süleymaniye’nin yumurta akıyla dikilmiş minareleri günümüz gökdelenleriyle yarışır düzeyde.
Üstelik minarelerin içinde yine zamanının ötesinde bir mühendislik ortaya koydu. Sinan, Selimiye’de hayatının son şaheserini inşa ettiğinin farkındaydı. Bu nedenle limitleri zorlamaya karar verdi. İşte bu kalem gibi ince minareler, sınırlarına ulaşmış bir mühendisliğin eseriydi.
Her biri 85 metre yüksekliğinde fakat sadece 3,5 metre çapında. Yani Sinan, Orta Çağ mimarisindeki 1’e 8 olan en-boy oranını 1’e 22 gibi erişilmesi zor bir limite çıkardı ve Sanayi Devrimi’ne kadar inşaat mühendisliğinde son sözü söyledi.
Her ikisi de basit bir prensibe dayanıyor: Bir koniyi saran ve birbirleriyle kesişmeyen sarmal sistemi olan "Helis eğrileri". Sinan sadece integral değil uzay geometrisi de biliyordu ve doğru açı tasarımıyla Selimiye’nin minarelerinde üçlü sarmal sistemi inşa etti.
Osmanlı mimarisinde cami köşelerine yerleştirilen bu terazi taşlarının dönmemesi demek, binanın onarıma ihtiyacı olduğu anlamına gelir.
Caminin cümle kapısından kıble duvarına olan 121 metrelik mesafenin 75 metrelik minare yüksekliğine olan oranı 1.613’tür. Bu, estetik ve dehanın gerçek birleşimi.
3200 kilo altına, yani bugünkü değeriyle 1,5 milyar liraya mal oldu. Mimar Sinan, vaadini tuttu ve sultana İstanbul’un kıyamete kadar ayakta kalacak en görkemli mabedini sundu. Sinan 50 yıl boyunca gözlemlediklerini 50 yıl süren mimarlık hayatında uyguladı.
Sinan’ın kalfası İsa Muhammed Efendi ve Mehmet İsmail Efendi, ondan öğrendiklerini çok daha uzaklara taşıyarak bir dünya harikası inşa ettiler: Tac Mahal. Bu yapı birçok teknik açıdan Süleymaniye’nin bir kopyasıdır. Ana taşıyıcı sütunları ve payandaları, Süleymaniye’yle aynı statik mantıkla inşa edildi. Her bir parçasında Sinan’ın dehasının izlerini taşır.
Bu caminin temel kazma işi 36 gün sürdü. Tamamlanması ise tıpkı Süleymaniye’deki gibi 7 yılı buldu.
Kaynaklar: Gizemli Tarih: Mimar Sinan (TRT Belgesel) | Prof. Dr. Hikmet Kırık | Yazar & Yönetmen Talha Eyüboğlu | Matematikçi Mehmet Fatih Seçilmiş | Vikipedi | Arel Şantiyem | Dergipark (Hüseyin Bilgin)
Yorumlar (0)