Sinan yapılarında kubbeli örtü sistemlerinin yapısal analizi

Abstract

IV ÖZET Geleneksel mimaride kubbeler, mekân örtüsünde tek olarak kullanıldıklan gibi mekân genişlemesine bağlı olarak yaran kubbelerin çeşitli kombinasyonlanyla beraber de kullamlmışlardır. Kubbe, üzerine etkiyen düşey yükleri uniform olarak, düzgün bir şekilde yatay ve düşey yüklere dönüştürerek mesnetlerine aktarır. 16. yüzyıl boyunca, Sinan tarafından geliştirilen Osmanlı'ya ait mimari şaheserlerde kubbe ustalıkla kullanumıştır. Günümüzde, dış yüklerin kubbede oluşturduğu etkiler ve meydana getirdiği iç kuvvetler kabuk teorisi yardımıyla, teorik ve nümerik olarak hesaplanabilmektedir. Diğer taraftan Sinan, daha genç yaşta ana kubbe + pandantif + yarım kubbelerin sentezi olan mükemmel bir sistem geliştirmiştir. Oluşan bu monolitik sistemin yapısal davranışı ise oldukça karmaşıktır. Ana kubbe, kemer, pandantif ve yarım kubbelerin birleşmesinden oluşan bu tür monolitik taşıyıcı sistemlerin yük taşıma mekanizmasını ve yapısal davranışım tespit etmek, günümüzün bilgisayara dayalı hesap metotları yardımıyla mümkün olabilmektedir. Tarihi yapıların korunmasında atılacak ük adımlardan biri, şüphesiz taşıyıcı strüktürlerin yapısal davranışını anlamak olmalıdır. Bu çalışmada, sayısal hesap yöntemlerinden biri olan, sonlu elemanlar yöntemine dayalı hazır paket program `SAP2000` kullanılarak, Mimar Sinan'ın önemli bazı camilerinden, dörtgen mesnet sistemi ile desteklenen: Mihrimah Sultan/Edirnekapı, Süleymaniye, Mihrimah Sultan/Üsküdar, Şehzade Mehmet; altıgen mesnet sistemi ile desteklenen: Karaahmetpaşa, Sokullu Mehmet Paşa/Kadırga; sekizgen mesnet sistemi ile desteklenen: Sokullu Mehmet Paşa/Azapkapı ve Selimiye camileri mekân örtülerinin zati ağırlıkları altoda statik analizleri yapılmıştır. Tüm örtü sistemlerinin modelleri, modellemede ve çözüm sonuçlarında ortaya çıkabilecek karışıklıkları önlemek amacıyla kemerlerin kolonlara oturduğu seviyelerden yukarısı için kurulmuştur. Çözüm sonucunda; ana kubbe, kemer, yarım kubbe ve pandantif dörtlüsünün karşılıklı yapısal etkileşimi belirlenmiş ve her bir sistemin yapısal davranışı sayısal olarak ortaya konulmuştur. Örtü sistemlerinden, altıgen ve sekizgen destek sistemi ile desteklenmiş yapıların, gerek deplasman gerekse de gerilme yayılışı bakımından diğer sistemlere göre daha emniyetli tarafta kaldığı gözlenmiştir. İncelenen Sinan örtü sistemlerine ait taşıyıcı strüktürlerin, statik olarak oldukça dengeli olduğu, ortaya çıkan gerilmelerin yapı stabilitesini bozacak mertebelerde olmadığı belirlenmiştir. Bu da Sinan'ın mimar olduğu kadar, deneyimden gelen bir bilgi birikimine ve güçlü bir mühendislik sezgisine sahip olduğunu ortaya koyar. Bununla beraber, yapılardaki malzemelerin belirli limitlere kadar çekme gerilmelerini karşılayabildiği ve bu yönden de, Sinan'ın devrin yapı malzemesini en uygun biçimde kullandığı anlaşılmaktadır. ANAHTAR KELİMELER: Mimar Sinan, Kubbe, Pandantif, Yarım Kubbe

ABSTRACT Domes in traditional architectures were not only used alone as covering spaces but they were also used as a various combinations of semi-domes based on larger main and flanking areas. A dome spreads the action of the external vertical load effect uniformly and regularly on its curved edge supports and pushes them in both vertical and lateral outward directions. A meaningful and ingenious usage of the dome had taken place during the sixteenth century of the Ottoman Empire in all the architectural masterpieces erected by the great Turkish builder Sinan. Nowadays, effects and interior forces caused by external loads in the dome can be calculated theoretically and numericaly using shell theory. On the other hand, Sinan improved, already in his younger period, a system based on the mixture of perfectly developed main domes, pendentives, arches and semi-domes. The behaviour of this monolithic system is quite complex. Therefore, to determine the structural behaviour and the load carrying mechanisms of the monolitic systems formed main dome, arches, pendentives and semi-domes is now possible through current numerical methods based on computer-aided analysis. One of the first steps to protect the historical buildings should definetely be to understand the structural behaviour of these buildings. In this study, considering the superstructure of Sinan's important mosques: Mihrimah Sultan/Edirnekapi, Süleymaniye, Mihrimah Sultan/Üsküdar, Şehzade Mehmet mosques supported by square support system; Karaahmetpaşa, Sokullu Mehmet Paşa/Kadırga mosques supported by hexagonal support system; Sokullu Mehmet Paşa/Azapkapı and Selimiye supported by octagonal support system; were staticaly analyzed under their dead loads by Structural Analysis Programme (SAP2000) based on finite element methods. The models of all space covers have been established for the upper levels of arches resting on columns. As a result, the structural behaviour of main dome, arches, pendentives and semi-domes was determined and the structural of each system was revealed. Domes rest on hexagonal and octagonal support systems are superior to other systems in terms of displacements and stresses. The structural body in the covering system of Sinan's buildings investigated are well balanced and the structure stability is not at the level to be destroyed by the stresses, which reveals that Sinan was not only an architect but he also had an enourmous engineering knowledge. In addition, structural materials could meet the tensile stress to a certain extend which also reveals that Sinan used the materials at the most optimum level. KEYWORDS: Architect Sinan, Dome, Pendentive, Semi-dome