Mimar ÖZETİ| 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?
Tüm bunların cevabı, Mimar Sinan'ın yeteneklerinin zirvesi olan görkemli bir yapıda saklı: Süleymaniye Camii'nde.
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.
1549 | Mimar Sinan ilk iş olarak 150 metreye 70 metre ebadında, 6 metre derinliğinde bir temel çukuru kazdırdı. 100.000 tondan fazla toprağın hafriyatı ve geçici iskan duvarlarının kurulması 1,5 yıl sürdü.
Süleymaniye zemininin en yukarısında 5-6 metre kalınlığında kumlu toprak tabakası, altında yüzeye yaklaşan grovak kayalıklar mevcuttur.
Mimar Sinan'ın bu bölgeyi seçmesindeki amacı, o günkü İstanbul sınırları içinde her yerden görülebilir ve bu bölgede grovak kayalıkların yüzeye çok yakın olmasıydı.
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.
Bu kazık temel tekniği, dünyanın ilk 7 yıldızlı oteli Burc el-Arab'ın inşaatında da kullanıldı.
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.
21 Eylül 1552 | Uzun bekleyişin ardından Mimar Sinan, Süleymaniye'nin temelini atmaya başladı.
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.
Fakat binanın temelinde çözülmesi gereken ikinci bir sorun vardı: korozyon (yağmur ve yer altı sularının binanın temelini çürütmesi).
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.
Binalarının sağlamlığının baş aktörlerinden biri de kendi karışımı olan özel harcıdır.
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.
Peki Horasan harcına neler katarak daha sağlam bir harç elde etti?
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.
Mimar Sinan, opus caementicium da denilen Roma betonunun farkındaydı. Muhtemelen bu efsanevi harçla ilk kez çocukluğunun geçtiği Kayseri'de tanıştı.
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.
24 Kasım 1553 | İnşaatın ikinci aşamasına geçildiğinde Süleymaniye'nin en önemli parçaları yerleştirildi: Fil ayakları.
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.
Yükün diğer yarısı ise duvarlar tarafından taşınıyor.
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.
Mimar Sinan, hiçbir metal konstrüksiyon kullanmadan on binlerce ton yapı malzemesini bir arada tutmalı ve yapının yükünü sütun ve duvarlara doğru oranda dağıtmalıydı. Yani doğru statiği kurmalıydı.
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.
İskelet inşa sistemi 16. yüzyıl için bilimsel bir atılım olsa da Süleymaniye'nin duvarları yükseldiğinde yapı henüz en büyük sınavını vermemişti. Yapının çatısı dev kubbeyle örtülecekti.
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.
Örneğin 1396'da inşa edilen Bursa Ulu Camii'nin mimarları, dev caminin üzerini 20 kubbeyle örtebilmişti.
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.
Sinan'ın planı, 976 tonluk kubbenin yükünü dört köşeli bir kasnakla dört sütüna eşit olarak dağıtmaktı.
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.
"Çift çeper" denen bu tekniği Sinan ilk kez "çıraklık eserim" dediği Şehzade Camii'nde uyguladı.
Şehzade Camii .via-text { background-color: rgb(0,0,0); /* Fallback color */ background-color: rgba(0,0,0, 0.4); /* Black w/opacity/see-through */ color: white; font-weight: 300; font-size: 0.75em; position: absolute; bottom: 0%; right: 0; z-index: 2; padding: 5px !important; text-align: left; }
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?
Bunu daha iyi anlamak için Mimar Sinan'ın 85 yaşında tamamladığı "ustalık eseri" Selimiye Camii'ni incelemek gerekiyor.
Selimiye Camii .via-text { background-color: rgb(0,0,0); /* Fallback color */ background-color: rgba(0,0,0, 0.4); /* Black w/opacity/see-through */ color: white; font-weight: 300; font-size: 0.75em; position: absolute; bottom: 0%; right: 0; z-index: 2; padding: 5px !important; text-align: left; }
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.
Peki bu eşsiz statik tasarımı 13 bilinmeyenli bir denklemle mi sağladı?
13 bilinmeyenli denklem aslında kubbeyi ayakta tutmak için 13 faktördü:
Kubbe ağırlığıKubbe çapıKubbe yüksekliğiKubbe elipsiKasnak genişliğiPandantif genişliğiSütun sayısıPencere sayısıPayanda sayısıStatik yükDinamik yükDuvar kalınlığıGeometrik ortaBu 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 tüm bunları hesapladı, değişimler ne olursa olsun tek bir sonuç olmalıydı: DENGE
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.
Teorik olarak hepsi deneme yanılma yoluyla tasarlanabilirdi ancak biri uçan kubbe tasarımında riske atılamaz hassasiyetteydi: Pandantifler.
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.
Peki ne kadar sıra dışı bir hesaplama? Bu soruya bir matematikçi cevap verebilir:
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.
Kayseri'nin Agrianos(bugün Ağırnas) köyünde Ermeni, Rum ya da Hristiyan Türk olarak doğan Sinan, 22 yaşında bir devşirme olarak İstanbul'a geldiğinde muhtemelen Ayasofya'nın ihtişamına hayran oldu.
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.
16 Ağustos 1556 | 1 yıllık çalışmanın ardından Süleymaniye'nin görkemli kubbesi tamamlandı.
Kubbe, pandantiflerle dört sütunun üzerine kusursuz şekilde oturdu.
Artık inşaat son düzlüğe girmiş ve geriye son bir kritik parça kalmıştı: Minareler.
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.
Örneğin 16. yüzyıla kadar dünyanın en büyük yapısı kabul edilen İngiltere'deki Lincoln Katedrali'nin 83 metre yüksekliğindeki dev kulesi 13 metre genişliğindeydi.
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.
Minarelerin önünde ciddi bir engel vardı: Sadece 4,5 metre çapında olan bu kuleler 75 metreye nasıl yükseltilecek ve yüzyıllarca sağlam kalacaktı?
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.
Sinan, çözümü yine çağının çok ötesinde bir teknikte buldu.
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.
Fakat Sinan bununla yetinmeyecekti. Selimiye'de daha yüksek ve çok daha ince minareler inşa ederek yerçekimine meydan okuyacaktı.
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.
Bu vidayla Selimiye'nin minareleri arasında bir benzerlik var.
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.
Yapılarında bulunan terazi taşları ise yapının sağlam olup olmadığını gösterir.