Geleneksel Avrupa kagir yapı mimarisinin elemanlarını oluşturan kemerin dengesinin ve duvarın taşıyıcılığının sağlanması için malzeme mukavemeti ve tasarım uygunluğu şartlarının karşılanması gerekir. Duvarı örmekte kullanılan malzemenin dayanımının yüksekliği, kullanılan bağlayıcının kalitesi, örgünün nizamiliği ortaya çıkacak yapının sağlamlığını etkileyecek özelliklerdir. Kemer söz konusu olduğunda bu özelliklere bir de verilen kemer formunun (belli limitlerin dışında) bozulmaması koşulu eklenir. Kemerin statik olarak kararsız hale gelerek çökmesi, 17. yy.’dan itibaren Galilei’nin yolunu açtığı yeni bilimin izinden giden kişilerce üzerinde çokça irdelenmiş bir konu olmuştur. Esasen 17. yy.’a kadar kemer ve dengesiyle ilgili kurallar geleneksel olarak bilinmiş, kullanılmış ve uygulanmıştır. Fakat bu kurallar kavramsal olarak ortaya kon(a)madığı için, uygulama noktasında da ancak bir takım oran/orantılarla ifade edilebilmiştir.
Ancak limit durumları analiz edilmeye başladığında “yapı bilimi”nden söz edilebilir. Limit durumların analizi aslında geleneksel yöntemlerin somut olarak anlaşılabilir hale getirilmesi çabası olarak yorumlanabilir. Bu çabanın kullandığı dil de matematiktir. Limit durumların belirlenmeye çalışılması yapı malzemelerinin daha detaylı bir şekilde mercek altına alınmasına vesile olmuştur. Bu şekilde malzemelerin moleküler yapısı ve iç gerilmeler kavramları üzerinde durulmaya başlanmıştır. Şu halde, malzeme biliminin de öncül adımları bu şekilde atılmıştır denebilir.
Limit analizleri sayesinde yapılan hesaplamalar sonucu görülür ki geleneksel yöntemle yapılmış kemerler, yanal itki değerini belli bir güvenlik katsayısı fazlasıyla karşılamaktadır. Alınan bu önlem, geleneksel yöntemle yapılmış anıtsal yapıların günümüze ulaşmasını sağlamıştır. Modern limit hesaplamalarının vardığı sonuçlardan
173
biri de bu “güvenlik katsayısı” kavramının somut olarak ortaya çıkması ve literatürde adlandırılmış olmasıdır.
17. yy’dan itibaren süregelen çalışmalar sonunda, bilimadamları matematik vasıtasıyla yapı biliminin temellerini ortaya koymuşlardır. Dolayısıyla bu gelişmeleri takip edebilecek nitelikte yapı uygulamacılarına ihtiyaç duyulmaya başlanmıştır. Bu nedenle, tüm şantiyeden sorumlu ve usta / çırak eğitiminden gelen geleneksel baş mimar, yapı biliminden anlayan eğitimli mimar – mühendis ile yer değiştirecektir. Şantiyedeki yapı yapıcı kurumlar da yerini daha dar kapsamlı işlerde uzmanlaşmış taşeronlara bırakırlar. Bu eğilim, baş mimarın uyumla yönettiği işçiler ordusundan daha dar kapsamlı olarak belirli işlerde uzmanlaşmış birbirlerinin dilinden anlayan gruplaşmış profesyonellerin şantiyede yer almasıyla devam eder.
Profesyonleller arasında bu ortak dilin oluşturulmasının yolu eğitimden geçmektedir. Bunun için eğitim kurumları ortaya çıkmıştır. Bu kurumlarda, bilimsel esaslara göre ve bilimsel gelişmelerden haberdar olan, bunları takip edebilecek kapasitede profesyoneller yetiştirilir. Bu kurumlar hem bilimsel gelişmeleri besler, hem de uygulamanın gerçekleştirildiği sahayı besler. Böylece bilimsel çalışmalar dinamikliğini korur ve yapı bilimine katkısı sürekli hale gelir.
Yapı malzemeleri açısından bir değerlendirme yapıldığındaysa, 1000 – 1200 yıllarından itibaren, daha önceden unutulmuş olan tekniklerle (örneğin kesme taş kullanılarak) yapı üretimine tekrar başlanmasının demir elde etme tekniklerinin hatırlanmasının birbirine yakın zamanlarda gerçekleşmiş olması dikkat çekicidir. Demir elde edilmesinde su gücünü kullanan fırınlar ön plandadır. 15. yy.’ın ikinci yarısından sonra mekanik körüklü makinalar kullanılmaya başlanması, 17. yy.’ın ikinci yarısından sonra bu körük sisteminin daha da geliştirilmesi demir üretimi
174
üzerinde kalite ve miktar açsısından olumlu katkılar yaratmıştır. Demir armatürlü taş yapı tekniğinin 1635’te Sorbonne şapelinin arşitravlarında kullanılması belki demir konusundaki bu olumlu etkilerin sonucu olarak görülebilir.
17. yy.’ın son çeyreğinde elastisite kavramının ortaya atılması, demirin çeşitli kesitleri üzerinde dayanım testlerinin yapılması, demir moleküllerinin arasındaki ilişkinin demir dayanımını etkilediğinin görülmesi malzeme yönünden yaşanan diğer önemli gelişmelerdir. Dökme ve dövme demir arasıdanki dayanım farklarının anlaşılması ve demir profillerin tasarımlarının da bu farktan etkilenmesi gerekliliği de önemlidir. Demirin yapıda kullanılacağı alana göz önünde bulundururlarak farklı kriterlere göre tasarlanması gerekliliği yapılan deneyler neticesinde kanıtlanmıştır. Tüm bunlar malzemenin moleküler detayda incelenmesi ve bilinmesi sayesinde gün yüzüne çıkmıştır. Malzemeler içindeki gerilmeler de bu şekilde ortaya konur ve bu, malzeme mukavemetinin konusu haline gelir.
18. yy.’ın başlarında buhar motorunun yapılması ve yüzyıl boyunca geliştirilmesi ve kömürün de bollukla elde edilebiliyor olması neticede 18. yy.’ın son çeyreğinde buhar motorunun çelik üretimine angaje edilebilmesini sağlamıştır. Sonuç olarak hem demir üretim miktarı, hem de kalitesi artmıştır. Bu, endüstri devrimine giden yolu oluşturan adımlardan biridir.
Tüm bu bahsi geçen bilimsel gelişme, eğitim reformu, malzeme alanındaki gelişme durumlarının uygulama alanındaki etkilerini de gözlemlemek önemlidir.
Kemer çökme mekanizmaları ile başlayarak gelişen bilimsel çalışmaların pratikte uygulanmaya müsait olmadığı söylenmelidir. Bunu San Pietro Katedrali’nin konsolidasyon çalışmaları sırasında hem Poleni hem de matematikçiler ifade etmişlerdir. Zira teorik çalışmalar çok spesifik olarak tanımlanan, belirli koşullara
175
uyan fiktif yapılar üzerine geliştirilmişlerdir. Halbuki pratikte bir yapıyı etkileyen çok fazla koşul vardır. Nitekim Poleni, tam da bu sebeple, San Pietro’nun kubbesinin basınç çizgisini belirlemede tümüyle matematiksel bir yöntem kullanmayı reddetmiştir. Sterling’in yine de varsayımsal olan küre teorisiden yola çıkmış, ancak bu teoriyi mevcut durumun ihtiyacını karşılayacak şekilde yeniden yorumlamış ve bu teoriden gerçek duruma göre bir çözüm üretmiştir. Bunu bir mühendislik yaklaşımı olarak değerlendirmek mümkündür.
Zaten bilimsellik ile mühendislik arasındaki ihtiyaç ve yaklaşım farklılıkları eğitim sisteminin kurgulanması sırasında da görülmüştür. Bu iki farklı profesyonel figüre uygun farklı müfredat ve içerikler oluşturulma ihtiyacı Brioschi’nin söylemlerinden de anlaşılmaktadır.
Ancak gelişmekte olan malzeme dayanımı ve malzemenin yük altındaki davranışına ilişkin araştırmalar San Pietro Katedrali’ndeki en eski demir kasnaklarda izlenen kırıklardan yola çıkarak demir dayanımları konusunda yorum yapabilir hale getirmesi de bilimsel yaklaşımın mühendisliğin kullanımına sunduğu üretimlerindendir. Bu konuda Rondelet bu eski iki demir kasnağı günümüzde akma, kopma ve maksimum çekme gerilmesi isimleriyle tanımlanan kriterlere göre değerlendirmiş olmalıdır. Modern dille kırıklardan ilkini maksimum gerilmeye ulaştıktan sonra kırılmış diye tanımlamıştır. Diğerini de buna yakın bir değerde kopmuş olarak tanımlamıştır ki, bu ikinci demir kasnakta kırığın verev olması sebebiyle akma gerilmesinin üzerinde bir değerde kırılmış olduğu anlaşılır. Bu demir kasnak sünek bir özellik göstermiştir denebilir. Rondelet her iki demir kasnak için de çok sağlam oldukları ifadesini kullanmıştır. Ancak elbette Rondelet’in bu ifadesini yorumlarken San Pietro’ya demir kasnakların yerleştirildiği 16. Yy. sonunun demir üretim kalitesini göz önünde bulundurmak gerekir.
176
San Pietro Katedrali’nde kullanılmış en eski demir kasnaklar yapıya 1590’larda yerleştirildiğinde mekanik körüklü fırınlarda neredeyse 250 yıldır demir üretimi yapılmaktadır. Ancak Rondelet San Pietro’daki bu demirle konsolidasyon tekniğinin henüz deneysel aşamada olduğunu belirtmiştir. San Pietro’da ikinci konsolidasyonun yapıldığı 1743-1744 senelerine gelindiğinde ise artık mekanik körüklü sistemlerdense hidrolik borulu sistemlerle havalandırma kullanan demir üretim fırınları yaklaşık 50 senedir faaliyettedir.
Demir üretiminde meydana gelen bu bolluk, 17 – 18. yy.’larda demirin taşıyıcı özelliğinin taş içinde armatür olarak kullanılmasının önünü açmıştır. Buna ek olarak, 19. yy. boyunca malzemelerin moleküler özelliklerinin ve iç gerilmelerinin yapı biliminin konusu olması, ve yeni yapı malzemesi ve formları bulmak için gösterilen çabalar 19. yy.’ın sonunda beton ile demirin birlikte kullanılarak betonarme yapı malzemesi ve şeklinin ortaya çıkmasını sağlayacaktır.
Bu gelişmelerin farkında olarak geriye doğru bakıldığında Sainte Geneviéve Kilisesi’nin inşaasının yapı bilimi ve üretimi açısından nasıl bir mihenk taşı olduğu daha iyi anlaşılır. Çünkü Sainte Geneviéve, 17. yy.’dan itibaren yapı bilimiyle alakalı olarak başlayan tüm gelişmelerin bir araya gelerek bir netice oluşturduğu yapıdır denebilir. Sainte Geneviéve’de, kemerlerle ilgili süregelen çalışmalar düzatkılı sistemlerin uygulanmasıyla netice bulmuştur. Kubbeyi yan yana kemer dilimleri olarak gören anlayış, kubbeyi hem meridyenel hem de paralel yönde var olan bir membran olarak gören bir anlayışa doğru ilk adımlarını atmıştır.
Sainte Geneviéve’in inşaası sırasında yapı üretimi alanında yaşanan gelişmeler sadece yöntem ve malzeme alanıyla kısıtlı kalmamıştır. Matematikçilerin, yapı alanında profesyonel söz sahibi olma işlevlerinin artık ortadan kalktığı, bu alanın
177
mimarların yanında artık mühendislere de açıldığı bir döneme girilmiştir. Gauthey ve Rondelet de, mimarlık ile mühendislik arasındaki geçiş figürlerinin son temsilcileri olmuşlardır. Gauthey ve Rondelet’in ya aldıkları eğitim veya çalıştıkları kurumlar itibariyle profesyonelliğe geçiş yapıları olan “Ecole”lerde bulunmuş olmalarının bunda etkisi olduğu düşünülmelidir.
Rondelet bir kubbenin çekme bölgesine yerleştirilen bir demir kasnağın kubbenin yanal itkisini karşılamaktaki işlevselliğinden emin bir şekilde bir konsolidasyon gerçekleştirmiştir. Düşüncesinin doğruluğu günümüzde yapılan araştırmalar neticesinde görülmüştür. Rondelet’ten yaklaşık 50 yıl önce bir konsolidasyon gerçekleştiren Poleni de San Pietro’nun kubbesinin güçlendirmesinde eksik bir yaklaşımla çözüm getirmeye yönelmiş olsa da, yerleştirdiği demir kasnaklar yapının sağlamlığını tertip etmiştir.
178