Sinan Camilerinde Kubbelerin Strüktürel Davranışının Hesaplamalı Tasarım Araçlarıyla Değerlendirilmesi


Creative Commons License

Sancak N., Alaçam S.

Mimarlıkta Sayısal Tasarım XV. Ulusal Sempozyumu, İstanbul, Turkey, 28 - 29 June 2021, pp.194-204

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • City: İstanbul
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.194-204

Abstract

The Sinan Mosques (16th century) represent masterpieces of the Classical Period of Ottoman Architecture. The Sinan Mosques still continue to shed light on today's construction techniques and architecture in terms of the value they add to the silhouettes of cities, their monumental forms, design solutions developed in the context of structural, acoustic, earthquake resistance. The reasons why the dome systems developed by Sinan have remained resilient until today have been the subject of many studies such as structural studies, material researches, and form studies. Among the buildings that have been constructed between 1539 and 1588 by Sinan, mosques stand out with their central plan solutions, large openings, and unique structural system solutions. Although there are various studies that investigate these historical structures, which go beyond the previous architecture and contain original design solutions, the studies revisiting the domes and structural systems in Sinan Mosques with today's computational design and production tools are limited. However as precedents they provide useful insights to develop new design principles/parameters/models. In this context, the process of representing the structural and dome systems of Sinan Mosques through computational geometry contains uncertainties to be explored. Even if the 2D survey drawings of the existing built environment and the buildings themselves are taken as a basis, their representation in a 3D computational model still remains an important research topic. This study aims to investigate the representability problem of the dome and the structural system in Sinan Mosques in a digital environment through parametric/algorithmic methods. With this aim, the structural behavior of Sinan domes were analysed through computational design tools and compared to physical models generated through the 3D fabrication tools. One of the basic assumptions of the study is to consider the geometry of the dome as the whole of various parameters and the relations established between these parameters, instead of approaching it as a solid and monocoque form. In the scope of this study, the parameters such as brick size, form of the dome, radius of the dome and the structural elements carrying the dome are used. For the comparative analysis model, 5 Sinan Mosques were selected, taking into account differences such as the period they were built, the carrier system and dome types they had, depending on the structural classification made by Reha Günay. The results of the structural behaviour analysis made in a digital environment were compared to the findings and outcomes obtained from an experiment setup. The experiment setup consists of a physical model of one of the selected domes that was fabricated through a 3D printer in the scale of 1:200. The findings, outcomes and the results of the study are expected to contribute to the literature on structural studies on Sinan Mosques, as well as architects, architectural historians, and structural designers.

Keywords: Architect Sinan mosques, dome systems, structural behaviour of dome, computational design tools, structural analysis.

Klasik Dönem Osmanlı Mimarisinin çekirdeğini oluşturan Sinan Camileri (16.yy.), şehirlerin siluetlerine kattığı değerle, anıtsal nitelik taşıyan biçimiyle, strüktürel, akustik, deprem dayanımı vb. açılardan geliştirilen tasarım çözümleriyle, günümüz yapım tekniklerine ve mimarisine ışık tutmaya devam etmiştir. Sinan tarafından geliştirilen kubbe sistemlerinin günümüze kadar sağlam bir şekilde gelebilmesinin nedenleri, strüktürel çalışmalar, malzeme araştırmaları, biçim araştırmaları gibi pek çok çalışmanın konusu olmuştur. Sinan’ın 1539 ile 1588 tarihleri arasında inşa ettiği düşünülen yapılar arasında, merkezi plan çözümlemesi, büyük açıklık geçmeleri, kendine özgün taşıyıcı sistem çözümleri ile camiler ön plana çıkmaktadır. Kendinden önceki yapıların ötesine geçen ve özgün tasarım çözümleri içeren bu tarihi dönem yapılarını farklı yönleriyle inceleyen çok sayıda çalışma bulunmasına karşın, günümüz hesaplamalı tasarım ve üretim araçlarıyla Sinan Camilerindeki kubbeleri ve taşıyıcı sistemleri derinlemesine ele alan ve yeni tasarımlar için tasarım ilkeleri/ parametreleri/ modelleri öneren yaklaşımlar kısıtlıdır. Bu noktada Sinan Camilerinin taşıyıcı sistem ve kubbe sistemlerinin hesaplamalı geometri aracılığıyla temsil süreci belirsizlikler içermektedir. Var olan yapılı çevrenin 2 boyutlu rölöve çizimleri ve yapıların kendileri esas alınsa dahi, 3 boyutlu hesaplamalı modeldeki temsilleri önemli bir araştırma alanıdır. Bu çalışma, Sinan Camilerindeki kubbe sistemlerinin ve taşıyıcı sistemin parametrik/algoritmik modele aktarılabilirliğini sorgulamayı ve kubbelerin strüktürel davranışlarının hesaplamalı tasarım araçları yardımıyla analiz edilerek, gözleme dayalı deneysel bir çalışma ile sayısal modelin karşılaştırılmasını amaçlar. Bu aşamada, kubbe geometrisini statik ve bitmiş tekil bir katı geometri olarak ele almak yerine, çeşitli parametreler ve bu parametreler arasında kurulan ilişkiler bütünü olarak ele almak çalışmanın temel kabulleri arasındadır. Bu parametreler çalışma kapsamında, kubbe yapımında kullanılan tuğla boyutu, kubbe formu, kubbe açıklığı ve kubbe taşıyıcılarını esas alarak ele alınmıştır. Karşılaştırmalı analiz modeli için çalışmada Reha Günay’ın önerdiği strüktürel sınıflandırmaya bağlı olarak, inşa edildikleri dönem, sahip oldukları taşıyıcı sistem ve kubbe tipleri gibi farklılıklar gözetilerek 5 Sinan Camisi seçilmiştir. Sayısal ortama aktarılan cami kubbelerinin strüktürel davranış analizleri, gözleme dayalı deneysel çalışma kapsamında eklemeli üretim yöntemiyle elde edilen fiziksel modellerin bulgularıyla karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen analiz sonuçlarının ve bulguların, Sinan Camileri üzerine olan strüktürel çalışmalara dair literatüre katkı sağlayacağı ve mimarlar, mimarlık tarihçileri, strüktürel tasarımcılar tarafından kaynak olarak kullanılabileceği öngörülmektedir.

Anahtar Kelimeler: Mimar Sinan camileri, kubbe sistemleri, kubbenin strüktürel davranışı, hesaplamalı tasarım araçları, strüktürel analiz.