i MİMARİ MEKANIN ÜRETİMİNDE ÇELİK VE CAMIN BİR ARADA KULLANIMININ ÖRNEKLER ÜZERİNDEN İNCELENMESİ Esra Nur ATİLA ii T.C. BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MİMARİ MEKANIN ÜRETİMİNDE ÇELİK VE CAMIN BİR ARADA KULLANIMININ ÖRNEKLER ÜZERİNDEN İNCELENMESİ Esra Nur ATİLA 0009-0000-8219-5136 Prof. Dr. Murat TAŞ (Danışman) YÜKSEK LİSANS TEZİ MİMARLIK ANABİLİM DALI BURSA – 2025 Her Hakkı Saklıdır iii TEZ ONAYI Esra Nur ATİLA tarafından hazırlanan “MİMARİ MEKANIN ÜRETİMİNDE ÇELİK VE CAMIN BİR ARADA KULLANIMININ ÖRNEKLER ÜZERİNDEN İNCELENMESİ” adlı tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından oy birliği ile Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Mimarlık Anabilim Dalı’nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Danışman: Prof. Dr. Murat TAŞ Başkan : Prof. Dr. Murat TAŞ 0000-0001-6152-5650 Bursa Uludağ Üniversitesi, Mimarlık Fakültesi, Yapı Bilgisi Anabilim Dalı İmza Üye : Prof. Dr. Nilüfer TAŞ 0000-0002-3627-2011 Bursa Uludağ Üniversitesi, Mimarlık Fakültesi, Yapı Bilgisi Anabilim Dalı İmza Üye : Dr. Öğr. Üyesi Fatma CESUR 0000-0001-9878-0022 Bursa Teknik Üniversitesi, Mimarlık ve Tasarım Fakültesi, Yapı Bilgisi Anabilim Dalı İmza Yukarıdaki sonucu onaylarım Prof. Dr. Ali KARA Enstitü Müdürü ../../…. iv B.U.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü tez yazım kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez çalışmasında; − tez içindeki bütün bilgi ve belgeleri akademik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi, − görsel, işitsel ve yazılı tüm bilgi ve sonuçları bilimsel ahlak kurallarına uygun olarak sunduğumu, − başkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda ilgili eserlere bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunduğumu, − atıfta bulunduğum eserlerin tümünü kaynak olarak gösterdiğimi, − kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapmadığımı, − ve bu tezin herhangi bir bölümünü bu üniversite veya başka bir üniversitede başka bir tez çalışması olarak sunmadığımı beyan ederim. 24.01.2025 Esra Nur ATİLA v TEZ YAYINLANMA FİKRİ MÜLKİYET HAKLARI BEYANI Enstitü tarafından onaylanan lisansüstü tezin/raporun tamamını veya herhangi bir kısmını, basılı (kâğıt) ve elektronik formatta arşivleme ve aşağıda verilen koşullarla kullanıma açma izni Bursa Uludağ Üniversitesi’ne aittir. Bu izinle Üniversiteye verilen kullanım hakları dışındaki tüm fikri mülkiyet hakları ile tezin tamamının ya da bir bölümünün gelecekteki çalışmalarda (makale, kitap, lisans ve patent vb.) kullanım hakları tarafımıza ait olacaktır. Tezde yer alan telif hakkı bulunan ve sahiplerinden yazılı izin alınarak kullanılması zorunlu metinlerin yazılı izin alınarak kullandığını ve istenildiğinde suretlerini Üniversiteye teslim etmeyi taahhüt ederiz. Yükseköğretim Kurulu tarafından yayınlanan “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” kapsamında, yönerge tarafından belirtilen kısıtlamalar olmadığı takdirde tezin YÖK Ulusal Tez Merkezi / B.U.Ü. Kütüphanesi Açık Erişim Sistemi ve üye olunan diğer veri tabanlarının (Proquest veri tabanı gibi) erişimine açılması uygundur. vi BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ LİSANSÜSTÜ TEZ TANITIMI ÖĞRENCİ VE DANIŞMAN FORMU FR 3.4.6_27 BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ YÜKSEK LİSANS/DOKTORA EĞİTİMİ BOYUNCA BİLİMSEL ÇALIŞMALARI VE FAALİYETLERİ* 1. ATİLA, E. N. (2024, Aralık 15). Examination of the combined use of steel and glass in the production of architectural space through examples. 4th International Eurasia Congress of Building Materials, Architecture and Engineering Sciences, Adana, Türkiye. ISBN: 978-625-378-070-8. ………………………………………………………………………… 2. ………………………………………………………………………… 3. ………………………………………………………………………… 4. ………………………………………………………………………… 5. ………………………………………………………………………… 6. ………………………………………………………………………… 7. ………………………………………………………………………… 8. ………………………………………………………………………… 9. ………………………………………………………………………… 10. ………………………………………………………………………… 11. ………………………………………………………………………… *Makaleler, Bilimsel toplantılarda sunulan bildiriler, patentler, projeler, eğitimler vb. faaliyetler sıralanmalıdır. DANIŞMAN Adı SOYADI : Murat TAŞ ÜNVANI : Prof. Dr. FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MİMARLIK ABD E-POSTA : murattas@uludag.edu.tr YÖKSİS ARAŞTIRMACI ID : 157304 ORCID: 0000-0001-6152-5650 TÜBİTAK ID : TBTK-0013-4420 WOS RESEARCHER ID : AAD-7812-2019 SCOPUS AUTHOR ID : 16204189200 Google Scholar ID : Jt5M-6UAAAAJ ÖĞRENCİ Adı SOYADI : Esra Nur ATİLA ÜNVANI : Mimar FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MİMARLIK ABD E-POSTA : 502212031@ogr.uludag.edu.tr PROGRAMI: YAPI BİLGİSİ Y.LİSANS ORCID : 0009-0000-8219-5136 TÜBİTAK ID : TBTK-0175-5570 WOS RESEARCHER ID :MCK-3945-2025 SCOPUS AUTHOR ID : Google Scholar ID : uuN0Rc4AAAAJ mailto:murattas@uludag.edu.tr mailto:502212031@ogr.uludag.edu.tr BİRLEŞMİŞ MİLLETLER SÜRDÜRÜLEBİLİR KALKINMA HEDEFLERİ vii Anahtar kelimeler aşağıdaki bağlantı üzerinden seçilecektir. https://incites.help.clarivate.com/Content/ Resources/Docs/SDG2023.xlsx Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler 2.78.404 Glasses 7.121.1015 Cold- Formed Steel Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler Anahtar Kelimeler viii ÖZET Yüksek Lisans Tezi MİMARİ MEKANIN ÜRETİMİNDE ÇELİK VE CAMIN BİR ARADA KULLANIMININ ÖRNEKLER ÜZERİNDEN İNCELENMESİ Esra Nur ATİLA Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Mimarlık Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Murat TAŞ Bu çalışma, çelik ve camın mimarideki tarihsel gelişimini, bu süreçte mimari mekana etkisini ve mekanın biçimlenişine katkısını ele alarak, gelecekteki potansiyellerini araştırmaktadır. Endüstri Devrimi ile mimarideki kullanımı hız kazanan çelik ve cam malzemelerinin estetik ve işlevsellik açısından sağladığı avantajlar, mimari mekanın biçimlenişinde yeni olanaklar yaratmıştır. Çelik, güçlü ve esnek yapısıyla büyük açıklıkların geçilmesini sağlar, cam ise doğal ışık geçirgenliği ve şeffaflık özellikleri ile mekanları daha ferah ve geniş hale getirir. Bu iki malzeme, özellikle modern mimaride, mekansal esneklik, hafiflik, şeffaflık gibi kavramların ön plana çıkmasını sağlamış ve mimari mekanın üretim süreçlerini köklü bir biçimde değiştirmiştir. Çelik ve camın entegrasyonu, çağdaş mimarinin simgelerinden olan yapıları hem yapısal hem de estetik açıdan güçlendirmiştir. Kristal Saray (1851), çelik ve camın ilk büyük entegrasyon örneklerinden biri olarak mimarlıkta bir devrim yaratmış ve modern yapılar için bir temel oluşturmuştur. Bu yapı ile başlayan süreç, çelik ve camın mimari mekan üretiminde giderek daha yenilikçi biçimlerde kullanılmasına olanak tanımıştır. Zamanla, bu malzemelerin sunduğu yapısal ve estetik avantajlar, yeni tasarım yaklaşımlarının gelişmesine katkı sağlamıştır. Bu gelişim süreci, günümüzde Teknosfer Binası Projesi gibi yenilikçi yapılarla devam etmekte, çelik ve camın günümüz teknolojileriyle nasıl dönüşüm geçirdiğini ve bu malzemelerin geleceğin otonom şehirleri için nasıl bir ön proje niteliğinde olabileceğini gözler önüne sermektedir. Bu bağlamda, çalışma, çelik ve cam malzemenin mimari mekan üretimindeki tarihsel süreci, teknolojik gelişimi ve önemini tespit etmek amacıyla, bu malzemelerin mimari mekan üretimindeki rolünü tarihsel gelişim süreci ve çağdaş teknolojik yenilikler bağlamında bütüncül bir yaklaşımla ele alarak literatüre katkı sağlamaktadır. Anahtar Kelimeler: Mimari Mekan, Çelik Malzeme, Cam Malzeme, Çelik ve Cam Mimarlığı 2025, xvi + 164 sayfa. ix ABSTRACT MSc Thesis EXAMINATION OF THE COMBINED USE OF STEEL AND GLASS IN THE PRODUCTION OF ARCHITECTURAL SPACE THROUGH EXAMPLES Esra Nur ATİLA Bursa Uludağ University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Architecture Supervisor: Prof. Dr. Murat TAŞ This study explores the historical development of steel and glass in architecture, their impact on architectural space in this process and their contribution to the shaping of space, and investigates their future potentials. The aesthetic and functional advantages of steel and glass materials, whose use in architecture accelerated with the Industrial Revolution, have created new possibilities in the shaping of architectural space. Steel, with its strong and flexible structure, allows large openings to be crossed, while glass, with its natural light transmission and transparency, makes spaces more spacious and wider. These two materials have brought concepts such as spatial flexibility, lightness and transparency to the forefront, especially in modern architecture, and have radically changed the production processes of architectural space. The integration of steel and glass has both structurally and aesthetically strengthened buildings that are symbols of contemporary architecture. The Crystal Palace (1851), one of the first major examples of the integration of steel and glass, revolutionized architecture and laid the foundation for modern buildings. The process that began with this building allowed steel and glass to be used in increasingly innovative ways in the production of architectural space. Over time, the structural and aesthetic advantages offered by these materials have contributed to the development of new design approaches. This development process continues today with innovative buildings such as the Teknosphere Building Project, revealing how steel and glass are transformed by today's technologies and how these materials can be a pre-project for the autonomous cities of the future. In this context, the study contributes to the literature by addressing the role of steel and glass in the production of architectural space with a holistic approach in the context of historical development process and contemporary technological innovations in order to determine the historical process, technological development and importance of these materials in the production of architectural space. Key words: Architectural Space, Steel Material, Glass Material, Steel and Glass Architecture. 2025, xvi + 164 pages. x TEŞEKKÜR Tez çalışmam boyunca akademik gelişimime değerli katkılar sunan, araştırmalarımı titizlikle yönlendiren ve her aşamada destekleyici yaklaşımıyla bana yol gösteren, süreci daha anlamlı ve verimli hale getiren danışman hocam Sayın Prof. Dr. Murat TAŞ’a şükranlarımı sunarım. Bu tez çalışmamda emeği geçen başta annem olmak üzere tüm aileme sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Ancak, bir kişi var ki, hayatım boyunca en büyük ilham kaynağım olmuş ve hep yanımda hissetmişimdir. Mimarlık yolunda ilk adımlarımı atarken kaybettiğim değerli babam Hasan Nalbantoğlu’na, bana bıraktığı miras ve hayatımda yarattığı derin izler için minnettarım. Bu süreçte her daim yanımda olan, bana ilham veren ve motivasyon kaynağım olan sevgili eşim Mustafa Atila’ya, varlıklarıyla hayatımı güzelleştiren canım çocuklarım Ceren ve Görkem’e teşekkür ederim. Onların sevgisi ve desteği, bu süreci benim için çok daha özel kıldı. Esra Nur ATİLA 24.01.2025 xi İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET................................................................................................................................ vi ABSTRACT ..................................................................................................................... ix TEŞEKKÜR ...................................................................................................................... x SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ ..................................................................... xii ŞEKİLLER DİZİNİ ........................................................................................................ xiii ÇİZELGELER DİZİNİ .................................................................................................. xvi 1. GİRİŞ…...……………………………………………………………………………..1 2. KURAMSAL TEMELLER ve KAYNAK ARAŞTIRMASI ....................................... 4 2.1 Mimari Mekan Tanımı ................................................................................................ 4 2.1.1 Mimari Mekan Üretimi Tarihsel Gelişimi .............................................................. 5 2.2 Çelik Malzemenin Mimaride Kullanımı ................................................................... 12 2.2.1 Yapı Malzemesi Olarak Çeliğin Tarihçesi ............................................................. 14 2.2.2. Çeliğin Mimaride Kullanım Alanları .................................................................... 21 2.3. Cam Malzemenin Mimaride Kullanımı ................................................................... 32 2.3.1. Yapı Malzemesi Olarak Camın Tarihçesi ............................................................. 34 2.3.2. Camın Mimaride Kullanım Alanları ..................................................................... 51 3. MATERYAL ve YÖNTEM ........................................................................................ 67 3.1. Çelik Ve Cam Malzemenin Bir Arada Kullanımı .................................................... 67 3.1.1. Çelik ve Camın Bir Arada Kullanımının Tarihçesi............................................... 76 3.1.2. Çelik ve Camın Bir Arada Kullanım Örnekleri .................................................... 93 4. BULGULAR ve TARTIŞMA ................................................................................... 128 5. SONUÇ ................................................................................................................. 153 KAYNAKLAR ............................................................................................................. 156 ÖZGEÇMİŞ .................................................................................................................. 164 xii SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ Simgeler Açıklama 3D Three-Dinsional f² Fitkare m² Metrekare Kısaltmalar Açıklama ABD Amerika Birleşik Devletleri CAD Computer Aided Design CAM Computer Aided Manufacturing EC Avrupa Komisyonu EXPO Exposition KG Kilogram LD Linz-Donawitz LEED Leadership Energy Environmental Design LOT Akıllı Cihaz LTD Limited M Metre M.Ö. Milattan Önce M.S. Milattan Sonra PVB Polivinil Butiral UV Ultraviyole YY Yüzyıl xiii ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa Şekil 2.1.1. Neolitik boyunca konut yapılarının dönüşümü restitüsyonları 6 Şekil 2.1.2. Aziz Petrus Bazilikası 7 Şekil 2.1.3. Sanayi Devrimlerinin Gelişim Süreci 8 Şekil 2.1.4. Paddington İstasyonu 9 Şekil 2.1.5. Eiffel Tower 10 Şekil 2.1.6. Sydney Opera Binası 11 Şekil 2.1.7. Vessel Binası 12 Şekil 2.2.1. Coalbrookdale Köprüsü 14 Şekil 2.2.2. Brittania Köprüsü 14 Şekil 2.2.3. Brooklyn Köprüsü 17 Şekil 2.2.4. Home Insurance Building 18 Şekil 2.2.5. Disherington Flax Mill 19 Şekil 2.2.6. Empire State Binası 20 Şekil 2.2.7. The Flatiron Building 22 Şekil 2.2.8. Bessemer Dönüştürücüsü 24 Şekil 2.2.9. Siemens-Martin Açık Ocak Fırın 26 Şekil 2.2.10. LD Konvertörü 28 Şekil 2.2.11. Elektrik Arkı Fırını 29 Şekil 2.3.1. Cam Panel, 3mm. kalınlık, Roma Dönemi 35 Şekil 2.3.2. Göbekli Cam Yapım Tekniğinde Döndürme Aşaması 36 Şekil 2.3.3. Chartres Katedrali 37 Şekil 2.3.4. Hyde Park’da kurulan Kristal Saray 39 Şekil 2.3.5. Hallidie Binası 41 Şekil 2.3.6. Bauhaus Okulu Binası 42 Şekil 2.3.7. Bauhaus Okulu Binası Giydirme Cephe Detayı 43 Şekil 2.3.8. Vakko Genel Müdürlük Binası 46 Şekil 2.3.9. Cybertecture Yumurtası 48 Şekil 2.3.10. Apple Park 49 Şekil 2.3.11. Apple Park Cephe Görünümü 50 Şekil 2.3.12. Torre Agbar Kulesi A) Kule Görünüşü B) Kule Kesit Detayı 56 Şekil 2.3.13. Torre Agbar Kule Detayları A) Cephe Detayı B) Cam Paneller 56 Şekil 2.3.14. Apple Store 58 Şekil 2.3.15. Gherkin 59 Şekil 2.3.16. Coco Evi 61 Şekil 2.3.17. Termokromik camın değişik durumlarda görünümleri 63 Şekil 2.3.18. Elektrokromik camın sağdan sola renk değiştirme aşamalarının gözlemlenebileceği saha testleri 63 Şekil 3.1.1. Çelik–cam birleşimlerinde kullanılan bulon türleri. 73 Şekil 3.1.2. Çelik ve camın yapıştırıcıyla birleştirilmesi 74 Şekil 3.1.3. Transparan uzay kafes modüller ve modüllerin birleştirilmesi 74 Şekil 3.1.4. Yapı Kredi Kültür Sanat Binası 75 Şekil 3.1.5. Kristal Saray’ın kurulum aşamalarından görüntüler 79 Şekil 3.1.6. Kristal Saray’ın 1851’de iç mekanı 80 Şekil 3.1.7. Kristal Saray Görünüş ve Zemin Kat Planı 81 Şekil 3.1.8. Galerie des Machines 82 xiv Şekil 3.1.9. Galerie des Machines Detayları A) Kesit Detayı B) Kolon Detay 83 Şekil 3.1.10. Galerie des Machines iç görünüş 84 Şekil 3.1.11. Barcelona Pavyonu 85 Şekil 3.1.12. Barcelona Pavyonu iç görüşünüş 86 Şekil 3.1.13. Barcelona Pavyonu Plan 86 Şekil 3.1.14. Hollanda Pavyonu A) Pavyon Görünüş B) Pavyon Kesit 87 Şekil 3.1.15. Çin pavyonu 89 Şekil 3.1.16. Çin pavyonu inşaatı kesiti 90 Şekil 3.1.17. Alif - The Mobility Pavilion 91 Şekil 3.1.18. Alif - The Mobility Pavilion Cephesi 91 Şekil 3.2.1. AEG Binası 93 Şekil 3.2.2. AEG Binası Kesit 94 Şekil 3.2.3. AEG Binası Çelik Konstrüksiyon Ayaklarından Bir Örnek 95 Şekil 3.2.4. Seagram Binası 96 Şekil 3.2.5. Seagram Binası ön bahçe 97 Şekil 3.2.6. Seagram Binası Detayları A) Cephe Detay B) Ön Yüz Detay Kesit 98 Şekil 3.2.7. Masif Duvarların Cephesinde Kullanılan Yeşil Mermerler 99 Şekil 3.2.8. Pompidou Sanat Merkezi 100 Şekil 3.2.9. Farklı renklere boyalı tesisat borularının yapının dışından görünüşü 101 Şekil 3.2.10. Pompidou Sanat Merkezinde kullanılan Gerbet 102 Şekil 3.2.11. Pompidou Sanat Merkezinde Cam Tüp 103 Şekil 3.2.12. Resichtag Kubbesi 104 Şekil 3.2.13. Resichtag Kubbesi iç görünüş 105 Şekil 3.2.14. Resichtag Kubbesi Kesit 105 Şekil 3.2.15. Resichtag Kubbe Detay 106 Şekil 3.2.16. Hearst Kulesi 107 Şekil 3.2.17. Hearst Kulesi Çelik Diagrid Sistem Modellemesi 108 Şekil 3.2.18. Hearst Kulesi Detayları A) Cephe Detayı B) Diagrid Sistem Detayı 109 Şekil 3.2.19. Burç Halife 110 Şekil 3.2.20. Burç Halife Proje Konsepti 111 Şekil 3.2.21. Burç Halife plan, kesit ve görünüşler 112 Şekil 3.2.22. Burç Halife Detayları 113 Şekil 3.2.23. Aldar HQ 114 Şekil 3.2.24. Aldar HQ Detayları A) İnşaat Aşaması B) Cam Montaj görseli 115 Şekil 3.2.25. Aldar HQ Cephesi A) Cephe Perspektifi B) Cephe Yakın Detay 116 Şekil 3.2.26. The Shard 117 Şekil 3.2.27. The Shard Detayları A) Kesit modellemesi B) The Shard'ın kulesine kaldırılan son çelik parçası 118 Şekil 3.2.28. The Shard Cam Panel Görünüş 119 Şekil 3.2.29. Gelecek Müzesi 120 Şekil 3.2.30. Gelecek Müzesi Detayları A) Bina Cephesi B) Cephe Montaj İmalat Aşaması 121 xv Şekil 3.2.31. Gelecek Müzesi Kesiti 122 Şekil 3.2.32. Gelecek Müzesi Cephesi 123 Şekil 3.2.33. Teknosfer Binası Projesi Render 124 Şekil 3.2.34. Teknosfer Binası Açık Teras Bölümü Render 125 Şekil 3.2.35. Teknosfer Binası Atrium Render 126 xvi ÇİZELGELER DİZİNİ Sayfa Çizelge 2.1. Sıcak ve Soğuk Haddeleme Çeliği Arasındaki Farklar 23 Çizelge 2.2. Çelik Üretim Yöntemleri Karşılaştırması 30 Çizelge 3.1. Çelik ve Cam Malzemenin Tarihsel Gelişimi Zaman Çizelgesi 78 Çizelge 4.1. Kristal Saray Analizi 134 Çizelge 4.2. Galerie des Machines Analizi 135 Çizelge 4.3. Barcelona Pavyonu Analizi 136 Çizelge 4.4. Hollanda Pavyonu Analizi 137 Çizelge 4.5. Çin Pavyonu Analizi 138 Çizelge 4.6. Alif - The Mobility Pavilion Analizi 139 Çizelge 4.7. AEG Binası Analizi 142 Çizelge 4.8. Seagram Binası Analizi 143 Çizelge 4.9. Pompidou Sanat Merkezi Analizi 144 Çizelge 4.10. Resichtag Kubbesi Analizi 145 Çizelge 4.11. Hearst Kulesi Analizi 146 Çizelge 4.12. Burj Khalifa (Halife) Analizi 147 Çizelge 4.13. Aldar Head Quarters Analizi 148 Çizelge 4.14. The Shard Analizi 149 Çizelge 4.15. Gelecek Müzesi Analizi 150 Çizelge 4.16. Teknosfer Binası Projesi Analizi 151 1 1. GİRİŞ Bu çalışma, çelik ve cam malzemelerinin mimari mekana etkisini, tarihsel süreçteki gelişimini ve çağdaş mimarlıkta nasıl kullanıldığını incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışma kapsamında, Endüstri Devrimi’nden günümüze kadar çelik ve camın mimari mekanda kullanım süreci ele alınmış, bu malzemelerin yapısal ve estetik açıdan sunduğu olanaklar detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Tarihsel süreç içinde çelik ve camın birlikte kullanıldığı önemli yapı örnekleri incelenmiş, ayrıca günümüz teknolojileri doğrultusunda bu malzemelerin sürdürülebilir mimari bağlamındaki rolü değerlendirilmiştir. Mimari mekanın üretiminde yeni işlevsel, teknolojik ve estetik eğilimler, geniş açıklıklı bina ihtiyacı, çok katlı yüksek bina yapma isteği karşısında taş, tuğla ve ahşap gibi geleneksel yapı malzemelerinin kullanımı sınırlı düzeyde kalmıştır. Demir ve betonun yapıda kullanılmaya başlamasıyla ilerleyen mimari mekan anlayışı, Endüstri Devrimi sonrası değişen üretim biçimleri ve gelişen teknoloji ile birlikte yapılarda çelik ve camın da kullanımının üst düzeye çıkmasıyla devam etmiştir. Özellikle çelik ve cam en çok gelişim ve değişim gösteren yapı malzemesi olmuştur. Yapılarda çelik malzeme sayesinde büyük açıklıklar geçilmiş ve asansörün kullanımının yaygınlaşmaya başlaması ile birlikte yapılan çok katlı yapılar, çelik malzeme sayesinde betonarmeye göre daha küçük kesitli taşıyıcılarla elde edilmiştir. Hafif bir malzeme olan çelik, yapılardaki kullanım esnekliğiyle mimari mekanların daha özgür ve özgün olmasına olanak sağlamıştır. Aynı zamanda gelişen teknolojiye uyum sağlayan cam, özellikle cam fırın teknolojisindeki gelişmeler ile birlikte yapılabilen seri üretimler sayesinde yüksek kalitede, büyük ebatlarda ve ekonomik bir yapı malzemesi olarak yapılarda kullanılabilirliğini arttırmıştır. Bu gelişim özellikle çelik taşıyıcı sistemin sağladığı geniş açıklıkların cam malzeme ile kapatılmasında etkin rol oynamıştır. Gelişen çelik ve cam malzeme teknolojileri ve binalarda bütüncül performans için mimariyi etkileyen yapısal tasarım bileşenlerinin, mimari tasarım ile entegre olmasını sağlayan bilgi teknolojileri sayesinde özellikle son yıllarda mimari mekanın üretiminde nitelikli ve özgün yorumlarla “Çelik ve Cam Mimarisi” kavramı ortaya çıkmıştır. Bu mimari anlayış, beklentileri karşılayacak düzeyde farklı mimari mekan tasarımı ve 2 üretimine olanak sağlamıştır. Çelik ve cam mimarisinde, strüktür elemanı olarak çelik malzeme kullanılarak doğadan ayrılan ve yükselen bina, cephede cam kullanımı ile birlikte şeffaflaşarak tekrar doğayla bütünleşmektedir. Bu çalışma, çelik ve camın mimari mekan üretimindeki rolünü tarihsel gelişim süreci ve çağdaş teknolojik yenilikler bağlamında bütüncül bir yaklaşımla ele alarak literatüre katkı sağlamaktadır. Literatürde genellikle çelik ve camın birlikte kullanımı ya tarihsel örnekler üzerinden ya da günümüz teknolojileri bağlamında ele alınırken, bu çalışma her iki perspektifi bir araya getirerek, malzemelerin mekansal kurgular üzerindeki etkisini kapsamlı bir şekilde incelemektedir. Çelik ve camın birlikte kullanıldığı kendi döneminin teknolojik gelişimini yansıtan binalar örnek olarak incelenmiştir. Çelik ve camın teknolojik özelliklerini ve üstünlüklerini ortaya çıkaran kriterlere göre sınıflandırılmıştır. Endüstri Devrimi sonrası binalardan günümüze kadar süregelen dönüşüm tablolarla sistematik bir şekilde analiz edilmiştir. Bu analiz sonucunda elde edilen verilerle çelik ve camın bir arada kullanımının mimariye gelecekte nasıl yansıyacağı ile ilgili öngörüler ortaya konmuştur. Bunun yanı sıra, Teknosfer Binası gibi günümüz ve geleceğin mimarlık yaklaşımlarına ışık tutan projelerin değerlendirilmesiyle, çelik ve camın otonom şehirler ve sürdürülebilir mimari bağlamında taşıdığı potansiyel de vurgulanmaktadır. Bu yönleriyle çalışma, çelik ve camın entegrasyonuna dair mevcut literatüre hem tarihsel bir perspektif kazandırmakta hem de çağdaş mimari uygulamalarla ilişkilendirerek kapsamlı bir bakış açısı sunmaktadır. Bu tez kapsamında, çelik ve cam malzemelerinin teknolojik gelişimi ayrı ayrı ele alınmış ve mimari mekanda kullanım süreçleri tarihsel bağlamda incelenmiştir. Öncelikle, bu malzemelerin yapıda kullanım yerleri ve amaçları araştırılmış, ardından çelik ve camın birlikte kullanıldığı bina örnekleri, Endüstri Devrimi sonrasında inşa edilen yapılar üzerinden değerlendirilmiştir. Bu bağlamda, çelik ve cam malzemelerin yapım teknolojisindeki gelişime paralel olarak kullanım alanlarının nasıl değiştiği tarihsel süreç içinde ele alınmıştır 3 1. 1. Problemin Tanımı Çelik malzeme ile geçilen büyük açıklıklar ve betonarme, yığma vb. yapılardaki taşıyıcılara oranla daha küçük taşıyıcı kesitli yüksek yapılar yapılabilmiş, aynı zamanda cephede cam malzemenin kullanılmasıyla birlikte yapılara saydamlık ve estetik kazandırmıştır. İki yapı malzemesinin birlikteliği Vitruvius’un “De Architectura” adlı kitabında önerdiği, bir mimari eserdeki “firmitas” (sağlamlık), “utilitas” (kullanışlılık) ve “venustas”tır (güzellik) olan 3 unsuru da sağlamaktadır. Yapı malzemesi olarak çeliğin ve camın tarihsel gelişimi Endüstri Devriminin getirdiği teknolojik devinim ile birlikte gelişen malzemeler içerisinde birlikte kullanıldığında pek çok ihtiyacı karşılayan, “Çelik ve Cam Mimarisi” olarak adlandırabileceğimiz çelik ve cam malzemenin bir arada kullanımının tarihsel gelişiminin incelenerek, gelecekte mimari mekan üretiminde çelik ve camın bir arada kullanımının sağlayabileceği diğer olanaklarla ilgili öneriler geliştirmektir. 1. 2. Çalışmanın Amacı ve Kapsamı Bu tez çalışması, yapı malzemeleri kapsamında çelik ve cam malzemenin mimaride kullanım alanlarını, çelik ve cam malzemenin teknolojik gelişiminin mimariye yansımasını kapsamaktadır. Özellikle Endüstri Devrimi sonrası gelişen teknoloji sayesinde mimarideki yerini arttıran cam ve yapı malzemesi olarak daha geniş kullanım olanağı bulan çelik malzeme mimari anlayışı etkilemiştir. Ortaya çıkan yapılar yeni bir “Çelik ve Cam Mimari” anlayışı oluşturmuştur. Bu çalışma, çelik ve cam malzemenin mimari mekan üretimindeki tarihsel süreci, teknolojik gelişimi ve önemini tespit etmeyi amaçlamaktadır. Çelik ve cam malzemenin teknolojik gelişim özellikleri ayrı ayrı incelenmiştir. Tez çalışmasında bu malzemelerin mimari mekan oluşumuna katkısı değerlendirilmiş olup, malzemenin diğer özellikleri çalışma kapsamında sınırlı olarak incelenmiştir. Örnek olarak incelenmesi belirlenen yapılar, kendi döneminin teknolojik özelliklerini ve yeniliklerini en iyi yansıtan yapılar seçilmiş, buna karşın malzemelerin özelliklerini anlatan birbirine benzer yapılar kapsam dışında bırakılmıştır. 4 2. KURAMSAL TEMELLER ve KAYNAK ARAŞTIRMASI Bu bölümde tezde yer alan kavramlar ile ilişkili literatür taraması yapılmıştır. Bu bağlamda, mimari mekan üretimi kavramı ve mimari mekan üretiminde yapı malzemelerinin etkisi hakkında veriler toplanmıştır. Mimari mekan üretiminde çelik ve cam malzemenin kullanımı incelenmiş ve tarihsel gelişimi örnekler üzerinden anlatılmıştır. 2.1 Mimari Mekan Tanımı Mekan hissi korunmuşluk ve çevrelenmişlik duygularıyla ortaya çıkmaktadır ve mimari, mekanla doğrudan ilişkilidir. Mimari, içinde yaşanan ve insanı doğal çevreden ayıran özel boşluğun çıkması ile başlar, ‘mekan’ diye adlandırılan bu özel boşluk ise mimariyi diğer eylemlerden ayırır (Kuban,1990). Mimari, belirli bir fonksiyon için, belirli bir maksat için hazırlanmış ve örtülmüş bir mekandır. (Bozkurt,1962) Mekan, belirleyici faktörlerinin farklılığına göre mimari mekan ve doğal mekan olarak ikiye ayrılır. Mimari mekanın belirleyicileri duvarlar, tavanlar, döşemeler, sütunlar, kolonlar, kirişler vb.dir. Doğal mekanlar ise yeryüzü, gökyüzü, ağaçlar, bulutlar vb. oluşur. Doğal ve yapay elemanların birleşiminden ise Karma Mekanlar elde edilir. Her yapı iki çeşit mekan yaratmaktadır. Birisi yapının kendi etrafından sınırlanan iç mekan veya mekanlar, diğeri ise söz konusu yapının dış yüzeylerinin etrafındaki başka yapılarla beraber oluşturdukları dış mekanlardır. Mekan, fiziksel varlığı ve onu oluşturan unsurlarla birlikte belirlenir ve sınırlanır. Mekanın sınırlarını çizen faktörler, fiziksel bileşenlerden (şekil, büyüklük, renk) başlayarak, işlevsel ve deneyimsel unsurlara kadar uzanır. Bir mekanın algılanması ve tanımlanması, mekanı oluşturan bu bileşenlerin niteliği ve düzeni ile doğrudan ilişkilidir. Dolayısıyla mekan, yalnızca fiziksel bir boşluk değil, aynı zamanda bu boşluğu şekillendiren ve anlamlandıran elemanların bir bütünüdür. Bir mekanın sınırları, duvarlar, zemin ve tavan gibi fiziksel elemanlarla belirlenir; bu sınırlar, mekanın boyutunu ve kullanım şeklini de etkiler. Mekanın şekli ve boyutu, nasıl algılandığını doğrudan belirlerken; renkler ve dokular gibi görsel detaylar, mekanın 5 atmosferini ve estetik yapısını tanımlar. Renk ve doku seçimleri, mekana derinlik kazandırırken aynı zamanda insanlarda farklı duygular uyandırır. Örneğin, geniş ve açık renklerde bir oda ferahlık hissi verirken; koyu renkli ve dar bir alan, daha samimi ya da kapalı bir ortam hissi yaratabilir. Mekan üretimi, temel olarak bu bileşenlerin bir araya getirilmesiyle sağlanır ve her bir bileşen mekanın karakterini ve işlevini belirler. Bu üretim sürecinde kullanılan elemanlar, malzeme seçiminden strüktürel düzenlemelere, hatta ışık ve havalandırma gibi unsurlara kadar geniş bir yelpazeye yayılır. Yapısal elemanlar mekanın fiziksel sınırlarını oluştururken, malzeme ve ışık gibi bileşenler mekanın atmosferini ve kullanıcılarla olan ilişkisini belirler. Örneğin, şeffaf veya geçirgen malzemeler, bir mekanın sınırlı olmasına rağmen görsel olarak genişlemiş bir hissiyat yaratabilir. Buna karşılık, opak ve yoğun malzemeler, mekanı daha belirgin bir şekilde tanımlar ve daha kesin sınırlar çizer. Mekan üretimi sürecinde kullanılan elemanlar, mekanın fiziksel yapısını oluşturmanın ötesinde, onun nasıl algılanacağını, nasıl deneyimleneceğini ve hangi işlevleri yerine getireceğini belirleyen temel unsurlardır. Mekan, bu bileşenlerin etkileşimi ve düzeni ile şekillenir, dolayısıyla her bir bileşenin mekan üzerindeki rolü, mekanın genel algısını ve kullanımını doğrudan etkiler. 2.1.1. Mimari Mekan Üretimi Tarihsel Gelişimi İnsanlar, mimari mekanlar oluşturma ve inşa etme sürecinde çok uzun bir tarihi sürece sahiptir. İlk insanların barınma ihtiyaçlarını karşılamak için doğal malzemelerden yaptıkları basit barınaklarla başlayan bu süreç, zamanla gelişerek bugünkü karmaşık yapıların oluşmasını sağlamıştır. Mimari mekanların oluşumu tarih öncesi dönemlere kadar uzanmaktadır. Örneğin, neolitik dönemde yapılan çeşitli yapılar, taş ve kerpiç gibi malzemelerin kullanıldığını göstermektedir (Şekil 2.1.1.). Bu dönemlerde tarıma dayalı yerleşik hayata geçilmesiyle birlikte insan yapımı kalıcı barınaklar inşa edilmeye başlanmıştır. 6 Şekil 2.1.1. Neolitik boyunca konut yapılarının dönüşümü restitüsyonları (Mann, 2011) Mimari mekan üretiminde toplumların inançları doğrultusunda yeni mimari yapılar ortaya çıkmış ve bu yenilikler mevcutta kullanılan doğal yapı malzemelerinin çeşitli yöntemlerle işlenip yeni formlar oluşturmasıyla mimari mekan üretiminde gelişimin habercisi olmuştur. Özellikle Mısır ve Roma mimarisinde dini ögelerin etkisi büyüktür. Antik Mısır, Mezopotamya, Antik Yunan, Roma İmparatorluğu gibi uygarlıklar, mimari mekanların gelişmesinde önemli bir rol oynamıştır. Doğada saf olarak bulunan yapı malzemelerinin işlenerek yeni yapı malzemeleri üretimi bu dönemlerde başlamıştır. Yapılan bu üretimler, yapı teknoloji gelişiminin ilk basamaklarıdır. Bulunan yeni malzemeler ile birlikte daha kalıcı yapılar yapılmıştır. Bu dönemde tapınaklar, saraylar, tiyatrolar, anıtsal yapılar ve su kemerleri gibi etkileyici yapılar inşa edilmiştir. Mimarlık tarihi, toplumların sosyal, kültürel ve ekonomik yapılarının yansıması olarak farklı dönemlerde çeşitli yapı tipleri ve üsluplarla evrilmiştir. Antik dönemde, insanlığın doğa ile ilişkisini düzenleme çabaları ve dinsel inançlar, mimari üretimi şekillendirmiştir. Bu bağlamda, Mısır'daki Giza Piramitleri, dönemin matematiksel bilgisi ve taş işçiliği ustalığının bir ifadesi olarak öne çıkar. Anıtsal boyutlarıyla dikkat çeken bu yapılar, firavunların ölümsüzlüğe olan inançlarını somutlaştıran mezar kompleksleri olarak inşa edilmiştir. Aynı şekilde, Yunan mimarisinde Partenon Tapınağı, Antik Yunan kültürünün estetik anlayışı ve rasyonel düşünce sisteminin bir ürünü olarak önemli bir yere sahiptir. Dorik düzenin en başarılı örneklerinden biri olarak kabul edilen Partenon, sadece bir tapınak değil, aynı zamanda toplumsal kimliğin ve kolektif belleğin bir simgesi olmuştur. Bu yapılar, antik dönemde mimarinin sadece teknik bir faaliyet değil, aynı zamanda ideolojik bir araç olduğunu da gösterir. 7 Roma uygarlığında mekan, önem kazanan konfor anlayışıyla birlikte değişime uğramıştır. Özellikle M.Ö. 509’dan sonra uygarlık kendine özgü mimarlık disiplinini oluşturmaya başlamıştır. Roma döneminde oluşturulan bu disiplin çağdaş mimarinin de temellerini meydana getirmiştir (Mutlu, 2001). Roma mimarisi özellikle tiyatro, hamam gibi genel yapılarıyla tanınmaktadır. Yunan mimarisinden farkı ise bu yeni yapı çeşitleri ve strüktürel zenginliğe olanak veren yeni yapım tekniklerinin kullanılmasıdır (Hasol, 1998) Rönesans dönemi, mimaride antik Yunan ve Roma formlarının yeniden canlandırılması ve insan merkezli mekan anlayışının gelişmesi ile karakterize edilir. Aziz Petrus Bazilikası (Şekil 2.1.2), bu dönemin en büyük başyapıtlarından biri olarak, mekanın hem mimari hem de sembolik boyutunu yeniden tanımlar. Michelangelo’nun kubbe tasarımı, yalnızca teknik bir başarı değil, aynı zamanda Rönesans’ın rasyonel düşüncesini ve estetik anlayışını temsil eder. Dönemin diğer sanatçıları ve mimarları, insanın merkezde olduğu bir mekan anlayışı geliştirerek, yapıların ölçü ve oranlarını insan bedeniyle ilişkilendirmiştir. Rönesans, bireyin ve aklın öne çıktığı bir çağ olarak mimaride özgün formlar yaratılmasını mümkün kılmıştır. Şekil 2.1.2. Aziz Petrus Bazilikası (Wikipedia, Tarih yok) 8 Sanayi devrimleri, insanlık tarihindeki belirgin kilometre taşlarıdır. Bu devrimler bilimsel ve çoğunlukla teknolojik paradigmalardaki değişikliklere dayanır ve insanların katılımını gerektirir (Pinheiro, 2019). Sanayi devrimleri, insanlığın teknolojik yolculuğunu beş temel çağa bölmüştür: birinci, ikinci, üçüncü, dördüncü ve beşinci sanayi devrimi (Şekil 2.1.3.). Endüstri1.0 dönemi, buhar gücüyle çalışan makinelerin yükselişi ve makineleşme süreciyle özdeşleşmiştir. Endüstri 2.0 dönemi, elektriğin yaygınlaşmasıyla öne çıkmış, ardından bilgisayar ve bilgi teknolojisinin varlığı, toplumu Endüstri 3.0 çağına taşımıştır. Endüstri 4.0 dönemi ise, siber-fiziksel sistemlerin ortaya çıkışı ve gerçek zamanlı teknolojilerin uygulanmasıyla anılmıştır. Bugün, Endüstri 5.0 döneminin eşiğindeyiz. Bu yeni dönem, yapay zekâ, loT (akıllı cihaz), biyoteknoloji ve uzay endüstrisi gibi hızlı ilerlemelerle şekillenmektedir. Endüstri 5.0 dönemi, teknolojik, ekonomik ve toplumsal düzeyde derin etkiler yaratarak insanlığın geleceğini şekillendirecek büyük bir potansiyele sahiptir. Bu devrim, sadece teknolojik bir evrim değil, aynı zamanda insanlığın yaşam biçimini, iş yapma tarzını ve iletişim şeklini temelden değiştirecek bir güç taşımaktadır. Şekil 2.1.3. Sanayi Devrimlerinin Gelişim Süreci (Kılıç, 2023) 9 Sanayi Devrimi sonrası dönem, mimari mekan üretiminde köklü değişimlerin yaşandığı bir süreç olmuştur. Endüstri 1.0 dönemi ile başlayan makineleşme, inşaat teknolojilerinde yeniliklere yol açmış ve mimaride işlevselliğin ön plana çıktığı bir dönem başlamıştır. Buhar gücünün kullanımıyla üretim hızlanmış, prefabrikasyon yöntemleri ve demir gibi yeni yapı malzemelerinin kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu süreçte demiryolları, köprüler ve fabrikalar gibi büyük ölçekli yapılar, dönemin simgesi haline gelmiştir. Mimari, artık yalnızca estetik kaygılardan ziyade mühendislik ve teknolojinin de etkisi altında şekillenmeye başlamıştır. Bu dönemin çarpıcı örneklerinden biri olan ve 1854 yılında Londra’da inşa edilen Paddington İstasyonu (Şekil 2.1.4.), demir ve cam malzemelerin yenilikçi bir şekilde bir araya getirildiği, işlevselliği ve teknolojik gelişmeleri vurgulayan bir yapı olarak öne çıkmıştır. Şekil 2.1.4. Paddington İstasyonu – 1854 (Heath, 2020) Endüstri 2.0 dönemi ile elektriğin yaygınlaşması, mimarlıkta aydınlatma ve enerji kullanımı açısından bir devrim yaratmıştır. Çelik ve betonarme gibi modern yapı malzemelerinin geliştirilmesi, gökdelenlerin inşasını mümkün kılmış ve kentlerin dikey büyümesini sağlamıştır. 10 Çelik iskelet sistemleri sayesinde yapıların taşıyıcı elemanları inceltilmiş, geniş cam yüzeyler mimari tasarımlarda bir norm haline gelmiştir. Çelik ve cam, modernizmin “şeffaflık” ve “hafiflik” ideallerini somutlaştırarak, mimarlıkta işlevselliği ve estetiği bir araya getirmiştir. Endüstri 2.0 döneminin en dikkat çekici örneklerinden biri, çelik konstrüksiyonun sınırlarını zorlayan ve mimarlık tarihinde bir dönüm noktası olan, 1889 yılında Paris’te inşa edilen Eiffel Kulesi (Şekil 2.1.5.) olmuştur. Bu yapı hem mühendislikte hem de mimarlıkta çelik kullanımının estetik ve işlevsel potansiyelini gözler önüne sermiştir. Şekil 2.1.5. Eiffel Tower – 1889 (Fiederer, 2016) Endüstri 3.0 dönemi, bilgisayar destekli tasarım (CAD) ve üretim (CAM) teknolojilerinin mimari mekan üretimine dahil olduğu bir evre olarak dikkat çeker. Bu dönemde çelik ve cam malzemelerin bir arada kullanımı, esnek ve karmaşık formların ortaya çıkmasını sağlamıştır. Cam yüzeylerin enerji performansını artırmak için çift cam ve kaplamalı cam gibi yenilikler devreye girmiştir. Parametrik tasarım araçları sayesinde çelik strüktürler optimize edilerek karmaşık geometrilere sahip yapılar oluşturulmuş, böylece estetik ile işlevsellik bir araya getirilmiştir. Bu anlayışın ikonik örneklerinden biri, 1973 yılında tamamlanan Sydney Opera Binasıdır (Şekil 2.1.6). 11 Şekil 2.1.6. Sydney Opera Binası (Perez,2010B) Danimarkalı mimar Jorn Utzon tarafından tasarlanan bu yapı, dönemin mühendislik ve mimarlık alanındaki teknolojik gelişmelerini somut bir şekilde ortaya koyar. Yapının ikonik kabuk formu dünya çapında bir sembol haline gelmiştir. Yapının tasarımı, bilgisayar destekli hesaplamalarla şekillendirilmiş ve üretim sürecinde önceden hazırlanan prefabrik elemanlar kullanılmıştır. Sydney Opera Binası, yalnızca estetik bir başyapıt değil, aynı zamanda teknolojik yeniliklerin mimariye etkisini vurgulayan bir dönüm noktasıdır. Bu yapı Endüstri 3.0’ın mimarideki etkisini kusursuz bir şekilde temsil etmiştir. Endüstri 4.0 ile çelik ve cam bağlamında mimari mekanlar, akıllı binalar ve yenilikçi üretim teknikleriyle yeniden tanımlanmıştır. Robotik üretim, cam panellerin ve çelik yapı elemanlarının hassas bir şekilde birleştirilmesini sağlarken, bu yapıların performansını gerçek zamanlı olarak izlemeye ve optimize etmeye olanak tanımıştır. Çelik iskeletlerle desteklenen geniş cam yüzeyler, hem iç mekanın doğal ışıkla dolmasını hem de mekanın çevreyle etkileşim içinde olmasını sağlamıştır. Bu dönüşümün dikkat çekici bir örneği, New York’ta yer alan ve Thomas Heatherwick tarafından tasarlanan Vessel Binasıdır (Şekil 2.1.7.). 12 Şekil 2.1.7. Vessel Binası (Mimarlık Akademisi, Tarih yok) Endüstri 5.0, Avrupa Komisyonu (EC) tarafından ortaya atılan bir terimdir. EC'ye göre, 'Endüstri 5.0, sürdürülebilir, insan odaklı ve dayanıklı bir Avrupa endüstrisine geçişin itici güçleri olarak araştırma ve yeniliği öne çıkararak mevcut Endüstri 4.0 paradigmasını tamamlamaktadır (Ivanov, 2023). Endüstri 5.0 döneminin eşiğinde, çelik ve cam kullanımı insan merkezli, yenilikçi ve çevresel sürdürülebilirlik odaklı bir anlayışla şekillenmektedir. Çelik strüktürlerin biyomimetik tasarımlar ve 3D baskı gibi yöntemlerle özelleştirilebilmesi, camın ise akıllı yüzey teknolojileriyle enerji üretimi, kontrol ve estetikte yeni boyutlar kazanması, bu iki malzemenin mimari mekanda ayrılmaz bir ikili haline gelmesini sağlamaktadır. Çelik ve cam, hem geçmişin ikonik yapılarından aldığı mirası hem de geleceğin teknolojik ve sürdürülebilir tasarım gerekliliklerini harmanlayarak, mimarlığın sınırlarını yeniden tanımlamaktadır. 2.2 Çelik Malzemenin Mimaride Kullanımı Çelik, tarih boyunca yapılarda kullanılmış olmasına rağmen, yapısal özelliklerinin tam anlamıyla keşfedilmesi ve modern anlamda kullanımının yaygınlaşması Endüstri Devrimi sonrasında gerçekleşmiştir. Sanayileşme süreciyle birlikte, çelik üretimindeki artış, bu malzemenin mimarlıkta vazgeçilmez bir yapı elemanı haline gelmesine olanak tanımıştır. Özellikle 18. ve 19. yüzyıllarda çeliğin yapılarda kullanımı yaygınlaşmaya başlamış, ancak 20. yüzyıla gelindiğinde modern mimaride daha belirgin bir yer edinmiştir. 13 Bu süreçte, çeliğin sağladığı dayanıklılık ve esneklik, mimarlıkta daha yüksek ve geniş açıklıklı yapılar inşa edilebilmesine olanak tanımıştır. Böylelikle çelik, yapı sektörü için vazgeçilmez bir malzeme haline gelmiştir. Özellikle 20. yüzyılın başlarında, çelik iskelet sistemlerinin kullanımıyla yapılan gökdelenler ve yüksek yapılar, mimaride büyük bir devrim niteliği taşımıştır. Bu yapılar, zamanla gelişerek 20. yüzyılın sonlarına doğru daha estetik ve işlevsel bir şekilde inşa edilmeye başlanmış, çelik malzeme sadece yapısal bir eleman olarak değil, aynı zamanda mimari bir ifade aracı olarak da kullanılmaya başlanmıştır. Çelik hem estetik hem de teknik gereksinimleri karşılayarak mimari yapılarda önemli bir malzeme haline gelmiştir. İlk olarak taşıyıcı eleman olarak kullanılsa da zamanla çelik malzeme yapıların dış cephelerinde, çatılarında ve geçici yapılar gibi farklı alanlarda da yaygın şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Bu yaygınlık, çeliğin sunduğu esneklik, hafiflik, dayanıklılık ve uzun ömürlülük gibi avantajlarla doğrudan ilişkilidir. Çelik malzeme, mimari tasarımda estetik açıdan özgünlüğü mümkün kılarken, aynı zamanda geniş açıklıklar geçebilme, ince kesitli taşıyıcı elemanlarla daha büyük ve yüksek yapılar inşa edebilme fırsatı sunmaktadır. Bu çok yönlülük sayesinde çelik, sadece yapısal değil, aynı zamanda mimari bir ifade unsuru olarak da kabul görmüştür. Özellikle modern mimaride, çelik malzeme hem teknik performansı hem de görsel etkisi nedeniyle dış cephe kaplamaları ve çatılarda tercih edilen bir unsur haline gelmiştir. Bu malzemenin geçici yapılarda da kullanımı, esnek yapısı ve yeniden kullanılabilirliği sayesinde, maliyet etkinliği ve hız gerektiren projelerde büyük avantaj sağlamaktadır. Mimari alanda kullanılan çelik, ilk olarak yapısal taşıyıcı eleman olarak kendine yer bulmuş, ancak zamanla malzeme ve yapı teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte farklı mimari unsurlarda da kullanılmaya başlanmıştır. Çelik, dayanıklılık, esneklik, estetik ve hafiflik gibi birçok mimari gerekliliği karşılayabilen çok yönlü bir malzeme olarak, 19. yüzyıldan bu yana gelişimini sürdürmüş ve yapı sektöründe yaygın bir şekilde kullanılmaya devam etmiştir. Çeliğin mimari alandaki başarısını simgeleyen önemli yapı örneklerinden biri olan 1889 yapımı Eiffel Kulesi (Şekil 2.2.6.), çeliğin gücünü ve estetik potansiyelini ortaya koyan bir dönüm noktası olmuştur. 14 Eiffel Kulesi, modern mimaride çeliğin önemini ispatlamış ve 20. yüzyılda çelik malzemenin cam malzeme ile birleşerek "Çelik ve Cam Mimarlığı" olarak bilinen yeni bir akımın ortaya çıkmasına zemin hazırlamıştır. Çeliğin büyük açıklıklar geçebilme ve ince kesitli kolonlarla çok katlı yapılar inşa edebilme özellikleri, 20. yüzyıl mimarisinin simge yapıları haline gelmiştir. Bu özellikler, modern mimarinin form, işlev ve estetiği bir araya getiren tasarım anlayışını mümkün kılmış ve çeliği mimaride vazgeçilmez bir yapı malzemesi haline getirmiştir. 2.2.1 Yapı Malzemesi Olarak Çeliğin Tarihçesi Demir madeninin bünyesinde bulundurduğu Karbon elementinin yüzdesinin değiştirilmesi ya da farklı metal elementleri ile birleştirilmesi ile elde edilen alaşımlar çelik olarak adlandırılır (Uluengin, 2006). Endüstri Devrimi ile birlikte gerçekleşen teknolojik gelişmeler sonucu yapı sektöründe geri dönülmez bir biçimde yer almaya başlayan çelik malzemenin ham maddesi olan demir, aslında antik zamanlardan beri yapılarda kullanılmaktadır. M.Ö. 6.-7.yy. da Antik Yunan döneminde taş duvar ve sütunlarda, taşıyıcıyı yatay yüklere karşı koruyarak taşları birbirine bağlayan demir pim, kenet ve zıvanalar kullanılıyordu. Bu kenet ve pimlerin taşa tespiti ergimiş kurşun ile yapılmıştır. Bunun yanı sıra pencere, kapı gibi yapı bileşenlerinde demirden yapılmış korkulukların strüktürel olmayan kullanımları mevcuttur (Kurtay ve Badem, 2004; Eren, 2014; Küçük, 2015). 4700 yıl kadar önce bakır ergitmede ergitici olarak demir kütüğünü kullanma fikri Mezopotamya’da demir teknolojisini başlatmıştır. Elde edilen demir kütüğü süngerimsi ve gayrı saflık içerdiğinden tekrar ısıtmak ve dövmek yoluna gidilmiştir. Bu ısıtma işini odun kömürü ateşinde yapılmasıyla demir-karbon oluşumu olan çelik icat edilmiştir (Akman, 2003). Çelik malzemenin gelişiminden önce yapı malzemesi olarak kullanılan demir, dökme demir ve dövme demir olarak çeşitlenerek gelişim göstermiştir. Yapılarda kullanımı ise 18.yy. itibariyle İngiltere’de üretilen yüksek ısılı fırınlarda üretilen ham demir ve fon demir üretimi ile birlikte mümkün olmuştur. 1778 yılında yapılan ve 31 m açıklığa sahip olan Coalbrookdale Köprüsü (Şekil 2.2.1.) fon demir kullanılarak yapılan ilk yapıdır. 15 Şekil 2.2.1. Coalbrookdale Köprüsü – 1778 (Güzel, 2017) 1784 yılında Henry Cort tarafından pudlalama metodu geliştirilerek kaliteli dövme çelik üretimine başlanmıştır. Dövme çelik malzemeyle kafes ana kirişli ve dolu gövdeli ana kirişli köprüler inşa edilmiştir (Özhendekçi, 2009) 1846’da İngiltere’deki 140 m açıklığa sahip Britannia Köprüsü (Şekil 2.2.2.) pudlalama tekniği ile üretilen dövme çelikle yapılmıştır. Şekil 2.2.2. Brittania Köprüsü – 1846 (Petruzzello, Tarih yok) 16 1856 yılında İngiliz mühendis Henry Bessemer, çelik üretiminde devrim niteliği taşıyan bir yöntem geliştirmiştir. Bessemer yöntemi olarak bilinen bu teknik, yüksek karbon içeriğine sahip dökme demiri hızlı ve verimli bir şekilde düşük maliyetli çeliğe dönüştürmeyi mümkün kılmıştır. Sürecin temelinde, erimiş demir kütlesine oksijen üflenmesi yoluyla karbonun yanması ve böylece karbon oranının düşürülmesi yer alır. Bu işlem hem demiri çeliğe dönüştürür hem de alaşımın saflığını artırır. Henry Bessemer’in geliştirdiği bu yöntem, çelik üretiminde bir devrim niteliği taşıyarak bu malzemenin geniş ölçekte kullanılmasının önünü açmıştır. 1850’li yıllarda demir, pek çok alanda temel malzeme olarak kullanılsa da dayanıklılık ve esneklik açısından yetersiz kaldığı için özellikle makinelerde ve raylı sistemlerde ciddi dezavantajlar yaratıyordu. Çelik üretiminin geliştirilmesiyle birlikte, bu sorunlar aşılmış ve çelik, teknolojik ilerlemelerin bir sembolü haline gelerek İkinci Sanayi Devrimi'nin ana unsurlarından biri olmuştur. Çeliğin tarihsel süreçteki yeri, üretim teknolojilerinin yetersizliği ve yüksek maliyetler nedeniyle uzun yıllar sınırlı kalmıştır. Antik dönemlerden itibaren demir ve türevleri araç- gereç üretiminde kullanılsa da dayanıklılığı artıracak alaşımların bulunması ve geliştirilmesi uzun zaman almıştır. 18. yüzyılda başlayan Endüstri Devrimi ile birlikte bu durum değişmiş, buhar gücünün ve mekanik makinelerin üretime entegre edilmesi, çeliğin daha hızlı ve düşük maliyetle üretilmesini mümkün kılmıştır. Bu gelişme, sadece sanayi alanında değil, yapı sektörü gibi birçok farklı alanda çeliğin temel malzeme olarak benimsenmesine olanak sağlamıştır. Bessemer yöntemi, o döneme kadar kullanılan dövme demir ve demir-çelik alaşımlarına kıyasla çok daha homojen, dayanıklı ve uygun maliyetli çelik üretimi sağlamıştır. Bu gelişme, sanayi ve yapı sektörlerinde çelik kullanımını yaygınlaştırarak mühendislik uygulamalarında yeni ufuklar açmıştır. Demiryolları, köprüler ve gemi yapımında çeliğin kullanımı hızla artmış; bina inşaatlarında da yüksek taşıma kapasitesine sahip çelik elemanlar daha çok tercih edilmeye başlanmıştır. 17 Bessemer çelik üretim yönteminin mimari alanda yaygın kullanımı, öncelikle büyük mühendislik projelerinde başlamıştır. Bessemer çeliği ilk olarak köprü yapımında önemli bir yer edinmiştir. Özellikle Brooklyn Köprüsü (1883) (Şekil 2.2.3.), çeliğin mimari yapılarda kullanımının öncüsü sayılmaktadır. Brooklyn Köprüsü, çeliğin yüksek mukavemeti ve esnekliği sayesinde daha geniş açıklıkları taşıyabilen sağlam bir yapı olarak tasarlanmıştır ve modern çelik yapılar için örnek teşkil etmiştir. Şekil 2.2.3. Brooklyn Köprüsü – 1883 (A Great Big City, 2016) Çeliğin mimarlıkta dönüşüm yaratma gücü, yalnızca köprü yapılarıyla sınırlı kalmamış, aynı zamanda gökdelenlerin gelişiminde de kendini göstermiştir. 1885'te inşa edilen Home Insurance Building, (Şekil 2.2.4.) Bessemer yöntemiyle üretilen çeliğin mimari kullanımının öncülerinden biri olarak kabul edilir. Bu yapı, çelik iskelet sistemi sayesinde daha yüksek ve dayanıklı binaların inşa edilmesine olanak tanımış ve modern gökdelen tasarımının temelini atmıştır. Yapı tarihinde, cephelerde yığma duvar yerine çelik iskelet taşıyıcı sistemin kullanıldığı ilk bina olarak önemli bir yer edinmiştir. 18 1885’de Amerikalı mühendis William Le Baron Jenny, modern ofis binalarında değişik malzemeler kullanılması fikrini ortaya atmıştır. Jenny’nin seçtiği malzeme çeliktir. Jenny’nin bu zekice fikri, çelik profillerin ızgaralar şeklinde döşemede kullanılması ve yığma taş duvara bindirmektir. Bu sistem Chicago’daki 10 katlı (1890 yılında 2 kat daha eklenerek 12 kata yükselmiştir.) Home İnsurance Binası’nda uygulanmıştır. Bu bina, yüksek binalar ile ilgili uluslararası bir araştırma ve yayın kuruluşu olan The Council On the Tall Building and Urban Habitat” tarafından dünyanın ilk gökdeleni olarak kabul ve ilan edilmiştir (Öke, 1989). Şekil 2.2.4. Home Insurance Building – 1885 (Marshall, 2015) Zaman içinde çeşitli yöntemler geliştirilip (Bessemer, Siemens-Martin, Thomas vb. gibi) demir sıvı haldeyken arıtılarak dökme çelik üretimine başlanmıştır. 1875 yılından sonra font kullanımı yerine daha büyük çekme dayanımına sahip olan dövme çelik ve ardından da dökme çelik üretimine başlanmıştır. 20. yüzyıl başından itibaren de elektrikli fırınların kullanımı yaygınlaşmıştır (Özhendekçi, 2009). Üretimdeki bu yeniliklerle birlikte 1876 yılında ilk çelik karkas bina olan Diserington Flax Mill (Şekil 2.2.5.) yapılmıştır. 19 Tamamen demir çerçeve sistem ile inşa edilen ilk bina olan Ditherington İplik Fabrikası, mühendis Charles Bage tarafından tasarlanmıştır. Çevresindeki diğer endüstriyel binalarla birlikte bir yapı grubu oluşturan ana üretim binası, demir ve çelik çerçeve strüktürlü yapıların atası olarak kabul edilir (Dick, Tarih yok). Şekil 2.2.5. Disherington Flax Mill – 1876 (Wikipedia, Tarih yok) Gelişen teknoloji ile birlikte seri üretime geçilerek ekonomik bir malzeme haline gelen çeliğin yapılarda kullanımı giderek artmıştır. 1889 yılında Fransız İhtilalinin 100. Yılında Fransa’nın Paris şehrinde Gustavo Eiffel tarafından yapılan Eiffel Kulesi (Şekil 2.1.5.) ile adeta demir çağının simgesi olmuş ve geleceğin malzemesi olarak mimaride varlığını ispatlamıştır. Değişen toplumların yaşam biçimleri ve buna bağlı olarak mekansal ihtiyaçları da değişir. Endüstri Devrimi ile birlikte büyük açıklıklı, kolonsuz geniş iç mekanlara veya kentlerde yoğunlaşan nüfusu barındıracak çok katlı yüksek binalara olan ihtiyaç, yapı strüktürlerinde yüksek mukavemetli bir malzeme kullanılmasını zorunlu kılmıştır (Öğüt, 2006). Endüstri Devriminden sonra fonksiyonel ihtiyaçlar sonucu ortaya çıkan demiryolu istasyonları, fabrika ve atölye binaları, sergi ve fuar yapıları, uçak hangarları, çok katlı konut ve ofis yapıları gibi yapı tiplerinin inşası, çelik malzemenin strüktürel olarak kullanımıyla mümkün olmuştur (Eren, 2014). 20 Endüstri Devrimi sonrası, yapılarda kullanılan çelik malzemenin en çarpıcı örneklerinden biri Empire State Binası’dır (Şekil 2.2.6.). New York’ta 1931 yılında tamamlanan bu gökdelen, 381 metre yüksekliği ile o dönemde dünyanın en yüksek binası unvanını kazanmıştır. Çelik iskelet sistemi sayesinde, yapının yüksekliği ve dayanıklılığı artırılmış, geniş ofis alanları yaratılmıştır. Bina, iç mekanların esnek bir şekilde düzenlenmesine olanak tanırken, çelik kolonlar ve kirişlerin kullanımı sayesinde, depreme dayanıklılığı artırarak güvenliği de ön planda tutar. Empire State Binası, çelik yapılarla ilgili yenilikçi mühendislik çözümlerinin ve ikonik mimari tasarımların bir araya geldiği bir başyapıt olarak, dünya genelinde birçok yapıya ilham vermeye devam etmektedir. Şekil 2.2.6. Empire State Binası – 1931 (Yousuf, 2024) Çelik malzemenin gelişimi mimarların tasarımlarında daha özgür olmalarını ve fikirlerini daha cesur bir şekilde ifade etmelerini sağlamıştır. Yapı teknolojilerindeki bu yenilik, mimarların çeliğin sunduğu hafiflik, dayanıklılık ve geniş açıklık geçebilme özelliklerini keşfetmeleriyle, geleneksel yapı malzemelerine kıyasla daha özgün ve yenilikçi projeler üretmelerine olanak tanımıştır. Çelik, sadece bir yapı elemanı olarak değil, aynı zamanda estetik ve fonksiyonel bir bileşen olarak da mimariyi dönüştürmüştür. 21 Bu dönemde mimarlar, çeliğin sağladığı esneklik sayesinde daha geniş iç mekanlara sahip, hafif ve yüksek yapılar tasarlayabilmişlerdir. Böylelikle, çelik malzemenin kullanımıyla inşa edilen yapılar, sadece büyüklük ve yükseklik açısından değil, aynı zamanda mimari ifade bakımından da önemli bir gelişim göstermiştir. Çelik, mimaride form ve işlevin daha önce ulaşılmayan bir uyum içerisinde birleşmesine olanak tanıyarak, modern yapıların temel malzemelerinden biri haline gelmiştir. 2.2.2. Çeliğin Mimaride Kullanım Alanları Çelik, demir ve karbonun belirli oranlarda bir araya gelmesiyle oluşan bir alaşım olup, inşaat, otomotiv, enerji sektörü gibi birçok alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Genellikle, karbon içeriğine göre düşük, orta ve yüksek karbonlu çelikler olarak sınıflandırılan bu malzeme, çeşitli fiziksel ve mekanik özellikleri sayesinde birçok sektörde önemli bir rol oynamaktadır. Düşük karbonlu çelikler, yüksek şekil verilebilirlik ve kaynaklanabilirlik özellikleri taşırken, yüksek karbonlu çelikler sertlik ve dayanıklılık açısından avantajlar sunar. Çeliğin ana bileşeni olan demir, çekirdek yapıyı oluştururken, karbon ise çeliğin sertliğini ve dayanıklılığını artırmaktadır. Ayrıca, çeliğin alaşım elementleri ile zenginleştirilmesi, onun korozyona dayanıklılığını, sıcaklık dayanımını ve diğer mekanik özelliklerini iyileştirir. Çelik, otomotiv endüstrisinde, çeşitli makinelerin, ekipmanların imalatında yaygın olarak kullanılmakta ve özellikle yüksek dayanıklılık gerektiren uygulamalarda öne çıkmaktadır. Enerji sektöründe ise çelik, enerji santrallerinin yapımında, boru hatlarında ve rüzgar türbinleri gibi uygulamalarda önemli bir rol oynamaktadır. Son olarak, çelik, mutfak eşyaları, beyaz eşyalar ve diğer tüketim ürünlerinde de sıklıkla kullanılmakta ve paslanmaz çelik, bu ürünlerin hijyenik olmasını ve uzun ömürlü olmasını sağlamaktadır. Tüm bu özellikleriyle modern sanayinin vazgeçilmez bir malzemesi haline gelen çelik, mimaride ise yapısal bütünlük ve estetik açısından kritik bir malzemedir. Yüksek mukavemeti sayesinde büyük açıklıklar ve yüksek yapılar inşa etmek için idealdir. Aynı zamanda çeliğin hafifliği, yapıların toplam ağırlığını azaltarak temel sistemlerde ekonomik ve yapısal avantajlar sağlar. Çeliğin esnek yapısı, depreme dayanıklı binaların tasarımında önemli bir rol oynarken, korozyona dayanıklı türleri özellikle dış cephe kaplamalarında tercih edilir.. 22 Mimaride kullanılan çelikler, üretim süreçlerine göre Sıcak Haddelenmiş Çelikler ve Soğuk Haddelenmiş Çelikler olmak üzere iki ana kategoriye ayrılır. Sıcak haddelenmiş çelik, yüksek sıcaklıklarda (genellikle 900 °C ve üzeri) şekillendirilen ve işlenen bir çelik türüdür. Bu işlem, malzemenin daha kolay işlenmesini ve iç gerilmelerin azaltılmasını sağlar. Sıcak haddeleme çelikleri, inşaat yapılarında, köprülerde, sütunlarda, kirişlerde ve çerçeve yapılarında yaygın olarak kullanılır. Bu tür çeliğin mimarideki en etkileyici kullanım örneklerinden biri, 1889 yılında Gustave Eiffel tarafından tasarlanan Eiffel Kulesidir. Kule, sıcak haddeleme çeliğinin sağladığı dayanıklılık ve esneklik sayesinde dönemin mühendislik harikalarından biri olmuştur. Öte yandan, Soğuk haddelenmiş çelik oda sıcaklığında işlenir ve bu sayede daha ince, hassas ve yüzey kalitesi yüksek ürünler elde edilir. Bu çelik türü, ince duvarlı yapılar, iç mekan bölmeleri ve otomotiv parçaları gibi alanlarda kullanılır. Mimari kullanımlarına örnek olarak, 1902 yılında tamamlanan New York’taki Flatiron Binası (Şekil 2.2.7.) gösterilebilir. İkonik üçgen formuyla dikkat çeken bu yapının iç çerçeve elemanlarında soğuk haddelenmiş çelik kullanılmıştır. Böylece hem yapının estetik görünümü desteklenmiş hem de ince ve hafif çelik elemanlarla taşıyıcı sistem güçlendirilmiştir. Şekil 2.2.7. The Flatiron Building – 1902 (Davies, 2024) 23 Çizelge 2.1. Sıcak ve Soğuk Haddeleme Çeliği Arasındaki Farklar Özellik Sıcak Haddeleme Soğuk Haddeleme İşlem Sıcaklığı Yüksek (900-1200°C) Oda Sıcaklığında Yüzey Kalitesi Orta-Düşük Yüksek İç Gerilimler Düşük Yüksek Kullanım Alanları İnşaat-Sanayi Otomotiv-Beyaz Eşya Mukavemet Orta Yüksek Sıcak ve soğuk haddeleme arasındaki farklılıklar (Çizelge 2.1.), çelik malzemelerin üretiminden nihai kullanıma kadar olan süreçlerde önemli rol oynar. Sıcak haddeleme, çeliğin yüksek sıcaklıklarda işlenmesiyle karakterize edilirken, bu işlem sırasında malzeme, elastik limitini aşmadan daha kolay şekillenir. Bunun sonucunda, iç gerilimlerin azalması ve büyük hacimlerde yüksek dayanıklılık sağlanması gibi avantajlar ortaya çıkar. Ancak, bu süreçte oluşan yüzey kalitesi, soğuk haddelemeye kıyasla genellikle daha düşük seviyelerde kalır. Dolayısıyla, sıcak haddelenmiş çelik ürünler, büyük yapısal elemanlar için uygun olsa da estetik gereksinimlerin yüksek olduğu projelerde yetersiz kalabilir. Soğuk haddeleme ise, malzemenin oda sıcaklığında şekillendirilmesi ile karakterizedir ve bu, daha pürüzsüz yüzeyler ve artırılmış mukavemet sağlar. Soğuk işleme, malzeme yapısında deformasyon meydana getirdiğinden, çeliğin sertliği ve dayanıklılığı artar. Ancak bu süreç, iç gerilimlerin birikmesine yol açabilir, bu da bazı durumlarda ek ısıl işlem gerektirebilir. Soğuk haddeleme, özellikle otomotiv endüstrisi ve hassas mimari uygulamalarda ön plana çıkarken, estetik ve fonksiyonel gereksinimleri aynı anda karşılaması açısından büyük önem taşır. Sonuç olarak, sıcak ve soğuk haddeleme, çeliğin yapısal özelliklerini ve kullanım alanlarını belirlemede kritik bir etkiye sahiptir. Mimaride ve mühendislikte, hangi yöntemin tercih edileceği, projenin ihtiyaçlarına ve malzemenin özelliklerine bağlı olarak dikkatlice değerlendirilmelidir. Her iki yöntemin de avantajları ve dezavantajları bulunmakla birlikte, doğru seçimin yapılması, yapının performansı ve sürdürülebilirliği açısından hayati önem taşır. 24 Mimaride kullanılan çelik malzemeleri Üretim Yöntemlerine Göre sınıflandırdığımızda ise; Bessemer Yöntemi, Thomas Yöntemi, Siemens-Martin (Açık Ocak Fırın) Yöntemi, Linz-Donawitz (Bazik Oksijen) Yöntemi ve Herreout (Elektrik Arkı Fırını) Yöntemidir. 1- Bessemer Yöntemi: İngiliz mühendis Henry Bessemer'in 1855 yılında patentini aldığı yöntem, büyük ölçekli çelik üretiminin başlangıcını simgelemektedir. Bessemer’in tasarladığı fırın, iç yüzeyi ısıya dayanıklı silis katkılı ateş tuğlalarıyla kaplanmış olan armut şeklindeki bir kaptan oluşmaktadır. Bu konvertör, yan eksenlerinde dönebilme yeteneği sayesinde, eriyen demirin ve ayrışan cürufun kaptan çıkarılarak yerine yeni demir eklenmesine olanak tanır. Şekil 2.2.8. Bessemer Dönüştürücüsü (Öztürk, 2008) Ayrıca sistemin alt bölümünde yer alan hava kanallarından 15 dk. süresince hava üflenerek karışımın içerisindeki Karbon, Oksijen ile yakılarak karışımın Karbon oranı istenilen düzeyde ayarlanabilmektedir (Wente vd., 2024). Bu sistemin en büyük olumsuzluğu cevher içerisindeki Sülfür ve Fosfor miktarının ayrıştırılamaması sebebiyle üretilen pik demirinin yapısındaki elementlerin malzemenin kırılganlığını arttırması ve biçim verme imkanlarını kısıtlaması 25 olmuştur (Barış, 1998). Bu konvertör ile istenilen kalitede malzeme elde etmek için içerisinde düşük miktarda Fosfor ve Sülfür içeren demir kullanılması gerekmektedir. Bu yüzden üretilen pik demirin maliyeti, daha kolay bulunabilen yüksek miktarda Fosfor içeren cevherleri kullanarak yapılan üretime oranla daha maliyetli olmaktadır. Daha sonraki yıllarda Sidney Gilchrist Thomas ve Percy Gilchrist’in geliştirdiği yöntem ile bu sorun çözülmüş ve istenilen kalitede, çok miktarda çelik üretilmeye başlanmış, 1900’de dünya çelik üretimi 50 milyon tona ulaşmıştır (Wente vd., 2024). 2- Thomas Yöntemi: 1878’de Sidney Gilchrist Thomas ve Percy Gilchrist’in geliştirdiği bu yöntem ile Bessemer çeliğinin yapısında bulunan fazla fosfor ve sülfür elementlerinin ayrıştırılması hedeflenmiştir. Thomas konvertörünün iç yüzeyi Bessemer konvertöründen farklı olarak silis katkılı ateş tuğlaları yerine dolomit katkılı tuğlalar ile kaplıdır (Tüter, 2018). Ayrıca konvertörün içerisine fazla fosfor ve sülfürü tutması için demir cevheri ile birlikte kireç taşı da eklenmektedir. Burada üretilen çelik ise üretim aşamasında konvertör içerisinde temas eden yüksek miktarda Azotlu gaz sebebiyle hala istenilen sertlik ve biçimlendirme özelliğine sahip değildir (Wente vd., 2024). Thomas Yönteminde yüksek miktarda Fosfor ve Sülfür içeren demir cevherinin kullanılması, Bessemer yöntemine uygun olmayan düşük kaliteli cevherlerden de çelik üretimi yapılmasına imkan sağlayarak maliyeti düşürmüştür. Fakat üretilen çeliğin kalitesi Siemens-Martin yönteminde üretilen çeliğe göre düşüktür. 3- Siemens-Martin (Açık Ocak Fırın) Yöntemi: Açık ocak yöntemi; 1860’lı yıllarda Fransız Pierre Martin ve Emelie Martin tarafından bulunan yöntemin daha sonraki yıllarda Alman asıllı İngiliz metalürjist Karl Wilhelm Siemens ve kardeşleri tarafından geliştirilmesi ile ortaya çıkan bir çelik üretim yöntemidir. (Wente vd., 2024). 26 Şekil 2.2.9. Siemens-Martin Açık Ocak Fırın (Makina Eğitimi, Tarih yok) Bu yöntem, Bessemer yönteminin geliştirilmesi kadar yenilikçi ve ilginç olmamasına karşın üretim maliyetinin azaltılması konusunda getirdiği özellikler bakımından oldukça avantajlıdır. İç yüzeyi ısıya dayanıklı tuğlalarla örülmüş yassı biçimli ve sığ bir tank olan fırın, yansımalı fırın olarak da bilinmektedir. Fırının her iki tarafında yine tuğla ile örülmüş gaz odaları bulunmaktadır ve çalışma prensibine göre bu gaz odalarından ana gövdeye ön ısıtma uygulanmış gaz üflenerek ana gövdenin iç sıcaklığı artırılmaktadır. Bu şekilde fırına yüklenen demir ve kireçtaşı eritilir ve demir içerisindeki Karbon oranı istenilen düzeye getirilerek çelik üretilmiş olur (Elliott, 1992). Siemens-Martin yöntemi ile çelik üretimi 8 ila 16 saatte yapılabilmektedir. Bu sürecin uzun sürmesi enerji ve iş gücü maliyetlerini artırarak ekonomik verimliliği düşürür. Ayrıca, fırının sürekli çalışması daha fazla yakıt tüketimine yol açar. Üretim kapasitesi, modern yöntemlere kıyasla düşük kalırken, zaman yönetimi ve verimlilik açısından da yetersizdir. Sürecin bu kadar uzun olması, sıcaklık ve kimyasal bileşimlerin dengede tutulmasını zorlaştırarak kalite kontrolünü güçleştirir ve hataya açık bir ortam yaratır. Tüm bu sebeplerden dolayı Siemens-Martin yöntemi, modern çelik 27 üretim teknikleri (örneğin; bazik oksijen, elektrik ark ocakları) karşısında rekabet gücünü yitirerek giderek terk edilmektedir. 4- Linz-Donawitz (Bazik Oksijen) Yöntemi: Çelik üretiminde oksijenle çalışan dört temel yöntem bulunmaktadır: LD, LD Pompey, Kaldo ve Rotor. LD yöntemi, 1952-1953 yıllarında ilk kez Avusturya'nın Linz ve Donawitz kentlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Bu nedenle, yönteme Linz-Donawitz adı verilmiş ve kısaca LD yöntemi olarak anılmaya başlanmıştır. Açık fırın yönteminde karşılaşılan en büyük problem, üretim esnasında metal ve cüruf arasında tepkimelerin tamamlanmasının çok zaman alması ve buna bağlı olarak enerji kaybı yaşanması olmuştur. Bu problemin çözümü ise konventör içerisinde bulunan demir ve cüruf karışımı üzerine basınçlı saf Oksijen gazı püskürtme ile çözülmüştür. 1949 yılında Avusturya’da geliştirilen ve Linz- Donawitz (LD) olarak bilinen yeni yöntemde, Bessemer konvertöründeki gibi armut biçimli konvertör içine yüksek miktarda Oksijen gazı püskürtülmektedir. Açık ocak fırın yönteminde (Siemens-Martin) cüruf üzerine bünyesinde Azot gazı bulunan hava üflenmesine karşın, geliştirilen yeni yöntemde saf Oksijen gazı üflenmekte dolayısı ile konvertöre hurda yüklenmesine gerek kalmamakta ve bu fazladan ısı üretilmesi ihtiyacını ortadan kaldırmaktadır. Daha kısa sürede daha fazla çelik üretiminin önünü açan bu gelişme 1960 yılından sonra bütün dünyada Siemens-Martin ve Bessemer yöntemlerinin yerini almıştır (Wente vd., 2024). Linz-Donawitz (Bazik Oksijen) yöntemi, çelik üretiminde verimliliği artıran modern bir teknolojidir. En büyük avantajı, üretim süresinin oldukça kısa olmasıdır; yüksek basınçlı oksijenin erimiş ham demire üflenmesiyle 30-50 dakika gibi bir sürede yüksek kaliteli çelik elde edilir. Bu hız, enerji ve iş gücü maliyetlerini düşürerek ekonomik verimlilik sağlar. Bu yöntemle çelik üretimi, entegre bir tesise ihtiyaç duymasına rağmen, yüksek kapasitesi, ek enerji gerektirmemesi ve hızlı üretim sağlaması gibi avantajları nedeniyle tercih edilmektedir. 28 Şekil 2.2.10. LD Konvertörü (Shah, Tarih yok) 5- Herreout (Elektrik Arkı Fırını) Yöntemi: Çelik yapımında uygulanan elektrik ark ocağı, 1889 yılında Paul Héroult tarafından icat edilmiştir (Madias, 2014). Fırına yüklenen malzemeyi, ısıtmak yerine yüksek voltajda elektrik vererek 1800℃’ye kadar ısıtmak mümkündür. Ayrıca elektrik arkı fırınları ile pik demir kullanılmadan hurda ya da soğuk demir kullanılarak üretim yapılabilmesi ve üretimin istenildiğinde durdurulabilmesi gibi avantajları ve demir-çeliğin bu yöntemle üretiminin çok daha ekonomik olması yeni tekniğin çok hızlı yayılmasını sağlamıştır. Günümüzde çelik üretiminin %33’ü elektrik arkı fırınlarında üretilmektedir (Wente vd., 2024). Elektrik arkı fırını diğer yöntemler içerisinde en iyi sonucu veren çelik üretim yöntemidir. Yükleme kapasitesi ortalama 150 ton olan bu fırınların gövdesi yuvarlak, içi ateşe dayanıklı tuğla ile astarlıdır ve derinliği azdır. Fırının kubbe biçimindeki tavanı açılabildiği için soğuk hurda demir buradan yüklenir. Bu yöntem metalin çok yüksek derecede arıtımını sağlar. Fırını ısıtmak için gerekli ısı da tavandan aşağı doğru uzanan üç karbon elektrotun ürettiği elektrik arkı ile sağlanır. Bu fırında da pik demir kullanılabilir ama daha çok hurda demir-çelik kullanılmaktadır (Öğüt, 2006). Üstün nitelikli, özel alaşım çelikleri genellikle elektrik arkı fırınlarında üretilir. Elektrik arkı fırınlarının ısı kaynağı, kazanda gelişen kimyasal tepkimelerden bağımsız olup, kolayca denetlenebilir. Bu 29 nedenle alaşımda bulunması istenen elementler, potaya sonradan eklenmek yerine doğrudan fırındaki eriyiğe katılabilir. Elektrik arkı fırınları bu üstünlüğü ile paslanmaz çelikler gibi hemen hemen bütün üstün nitelikli özel alaşım çeliklerinin üretiminde diğer yöntemlerin önüne geçmiştir (Öğüt, 2006; Öztürk, 2008). Şekil 2.2.11. Elektrik Arkı Fırını (Elektrikmen, Tarih yok) Her çelik üretim yöntemi, kullanıldığı dönemin ihtiyaçlarına yanıt vererek mimaride köklü dönüşümlere zemin hazırlamıştır. Bu yöntemlerin her biri, teknolojik ilerlemelerle birlikte gelişerek mimari tasarımda hem işlevsel hem de estetik açıdan yeni standartlar belirlemiş; dayanıklılığı artırırken malzeme kullanımında esneklik sunmuştur. Böylece çelik, sanayi çağından bugüne kadar mimarinin vazgeçilmez bir yapı taşı haline gelmiştir. Bessemer Yöntemi, düşük maliyetle büyük miktarlarda çelik üretimini mümkün kılarak demiryolu ağları ve yüksek yapılar için temel oluşturmuş. Thomas Yöntemi, fosfor içeren demir cevherlerinin işlenebilmesini sağlamıştır. Siemens-Martin Yöntemi ise yüksek kaliteli çelik üretimiyle geniş açıklıklı köprüler ve anıtsal yapılar inşa edilmesinde etkili olmuştur. Linz-Donawitz Yöntemi, özellikle savaş sonrası dönemde çelik üretimini hızlandırarak uluslararası tarzda yapılar ve endüstriyel projelerin çoğalmasını sağlamıştır. Heroult Yöntemi ise geri dönüşümden elde edilen çeliğin kullanımını teşvik ederek sürdürülebilir yapılaşma süreçlerine öncülük etmiştir. Tüm bu çelik üretim yöntemlerinin karşılaştırılması, Çizelge 2.2'de gösterilmiştir. 30 Çizelge 2.2 Çelik Üretim Yöntemleri Karşılaştırması Çelik Üretim Yöntemi Geliştirici Önemli Özellikler Avantajlar Dezavantajlar Bessemer Yöntemi Henry Bessemer Armut şeklindeki konventör, silis katkılı tuğlalar, yan eksende dönebilme özelliği Hızlı üretim (15dk.) büyük ölçekli üretimin başlangıcı Fosfor (P) ve Sülfür (S) ayrıştırılamaz; kırılgan çelik üretimi, düşük kaliteli cevher kullanılamaz Thomas Yöntemi Sidney Gilchrist Thomas & Percy Gilchrist Dolomit katkılı tuğla, kireç taşı ile fosfor ve sülfür giderilmesi Düşük kaliteli cevherden çelik üretimi, daha düşük maliyetli üretimi Yüksek azotlu gazlar çeliğin kalitesini düşürür Siemens- Martin Yöntemi Pierre & Emelie Martin, Karl Wilhelm Siemens Açık ocak fırın, ön ısıtmalı gaz odaları Esnek üretim, fosfor ve sülfürlü cevherlerin işlenebilirliği Üretim süreci uzun (8-16 saat) yüksek enerji ve iş gücü maliyeti Linz- Donawitz (LD) Yöntemi Avusturalyalı metalürjistler Armut biçimli konventör, basınçlı oksijen püskürtme Hızlı üretim (30- 50 dk), yüksek kapasite, ek enerji gerektirmez Yüksek yatırım maliyeti, entegre tesise ihtiyaç duyar Herreout (Elektrik Arkı Fırını) Yöntemi Paul Heroult Yüksek voltajlı elektrik ile 1800℃’ye kadar ısıtma Hurda veya soğuk demir kullanımı, üretim gerektiğinde durdurulabilir, çevre dostu üretim Yüksek enerji maliyeti, hammaddenin sağlığı kaliteyi etkiler 31 Çelik, modern mimaride ve inşaat sektöründe hem dayanıklılığı hem de esnekliğiyle öne çıkan bir malzeme olmanın yanı sıra, sürdürülebilirlik açısından da önemli avantajlar sunar. Tamamen geri dönüştürülebilir olması, çeliği çevresel etkileri azaltan bir seçenek haline getirmektedir. Geri dönüşüm sürecinde çelik, fiziksel özelliklerini kaybetmeden defalarca yeniden kullanılabilir, bu da doğal kaynakların korunmasına ve atık miktarının azaltılmasına katkıda bulunur. Ayrıca, çelik üretiminde kullanılan hurdaların yeniden işlenmesi, enerji tüketimini ve karbondioksit emisyonlarını büyük ölçüde düşürür. Karbon ayak izi, bir ürünün veya faaliyetin çevreye olan etkisini, özellikle atmosfere salınan karbondioksit miktarını ifade eden bir ölçüttür. Çelik malzeme, geri dönüşüm sürecinde primer üretime kıyasla %70-90 oranında daha az karbon emisyonu oluşturabilir. Bu özellik, çeliği, inşaat sektörü gibi yüksek karbon salımı yapan alanlarda önemli bir sürdürülebilirlik aracı haline getirir. Üstelik çelik, binaların enerji verimliliğini artıracak şekilde tasarlanarak ısı yalıtımı ve güneş enerjisi sistemleri gibi uygulamalara entegre edilebilir. Çelik malzeme hem çevresel etkilerin azaltılmasına hem de döngüsel ekonomi prensiplerinin desteklenmesine olanak tanır. Çeliğin bu özellikleri, sürdürülebilir mimari tasarımlarda sadece estetik ve yapısal bir unsur değil, aynı zamanda çevresel sorumluluğun bir ifadesi olarak değerlendirilmektedir. Bu bağlamda, çelik malzeme, düşük karbon ayak izine sahip bir geleceğin inşasında önemli bir role sahiptir. Çeliğin mimaride kullanımı, yalnızca yapısal bir gereklilik değil, aynı zamanda tasarım estetiği ve sürdürülebilirlik açısından da çağdaş mimaride önemli bir role sahiptir. Geri dönüştürülebilir yapısı sayesinde çevresel etkileri minimize ederken, yüksek mukavemeti ve esnekliği, mimarların cesur ve yenilikçi tasarımlar geliştirmesine olanak tanır. Aynı zamanda, çeliğin hafifliği ve dayanıklılığı, büyük açıklıkların ve karmaşık geometrilerin uygulanmasını mümkün kılar. Bu özellikler hem ekonomik hem de çevresel faydaları bir araya getirerek çeliği modern mimarinin vazgeçilmez bir yapı malzemesi haline getirir. 32 2.3. Cam Malzemenin Mimaride Kullanımı Bronz çağından bu yana (M.Ö. 3000), birçok farklı alanda ve formda kullanılan cam, ilk olarak silisyum (topraktan), kireç ve birtakım alkalilerin karışımından oluşturulmuş, 17. yüzyılda kurşunlu camın keşfine kadar da temel içeriğinde herhangi bir değişiklik yapılmamıştır (Klein ve Llyod, 2000). Cam en yaygın anlamıyla toprak bileşenlerinden oluşan, ısıyla şekillendirilen, sert, kırılgan ve saydam bir malzemedir. Üretim aşamasında katı bileşenler tamamen eriyinceye kadar ısıtılır, sonrasında hızlı bir biçimde soğutularak kristalize olmadan katı hale gelmesi sağlanır. (Bell, 2006) Cam, modern mimaride estetik, işlevsellik ve teknik gereksinimleri bir araya getiren önemli bir yapı malzemesidir. Cam, teknik özellikleri bakımından da mimaride önemli avantajlar sunar. Isı yalıtımlı çift cam sistemleri, enerji verimliliğini artırarak yapıların sürdürülebilirliğini desteklerken, temperli ve lamine cam gibi türler, güvenlik açısından kritik yapılarda tercih edilir. Ayrıca, camın çeşitli kaplamalarla modifiye edilmesi, güneş kontrolü ve yalıtım performansını iyileştirir. Bu özellikleri sayesinde cam hem konut hem de ticari yapılar başta olmak üzere farklı alanlarda yaygın olarak kullanılır. Özellikle yüksek katlı binalar, müzeler ve kamu yapıları gibi büyük ölçekli projelerde cam malzemesi, modern mimariyi tanımlayan bir unsur haline gelmiştir. Geniş cam cepheler, yapının çevresiyle olan etkileşimini artırırken, kullanıcı deneyimini de iyileştirir. Örneğin, ticari binalarda kullanılan şeffaf cephe sistemleri, iç mekanların dış dünyayla görsel bağlantısını güçlendirir ve binanın kimliğini vurgular. Camın bu çok yönlü kullanımı, yalnızca estetik kaygıları karşılamakla kalmaz, aynı zamanda sürdürülebilir ve işlevsel tasarım çözümleri sunar. Cam üretimi, doğal malzemelerin yüksek sıcaklıklarda eritilerek katı bir amorf malzeme haline dönüştürülmesiyle gerçekleşen bir süreçtir. Temel hammaddesi silis kumu olan cam, genellikle kireç taşı ve soda külü gibi katkı maddeleriyle zenginleştirilir. Üretim süreci, hammaddelerin belirli oranlarda karıştırılması ve yüksek sıcaklıkta (yaklaşık 1700°C) eritilmesiyle başlar. Eriyen karışım, homojen bir yapıya ulaşana kadar karıştırılır ve ardından şekillendirme aşamasına geçilir. Şekillendirme, düz cam üretiminde döküm 33 ve çekme yöntemleriyle, şişe veya bardak gibi ürünlerde ise üfleme ya da presleme yöntemleriyle yapılır. Şekillendirilen cam, yavaş soğuma işlemi olan tavlama ile iç gerilimlerden arındırılarak dayanıklılığı artırılır. Son olarak yüzey işlemleri ve kalite kontrol aşamalarıyla nihai ürün elde edilir. Cam üretim sürecinde teknoloji ve inovasyon hem üretim verimliliğini artırmak hem de çevresel etkileri minimize etmek için kritik bir rol oynamaktadır. Örneğin, eritme fırınlarında enerji tüketimini azaltmak amacıyla daha verimli ısıtma sistemleri geliştirilmiş, bunun yanı sıra karbon salınımını düşürmek için alternatif yakıt kaynakları ve elektrikli fırınlar kullanılmaya başlanmıştır. Ayrıca, camın geri dönüştürülebilir bir malzeme olması, üretim süreçlerinde atık miktarını azaltma ve doğal kaynakların korunması açısından avantaj sağlamaktadır. Modern cam üretiminde dijitalleşme ve otomasyon, süreçlerin hassas bir şekilde kontrol edilmesine olanak tanımaktadır. Özellikle, üretim hattında kullanılan sensörler ve veri analitiği, kalite kontrol süreçlerini optimize ederken, insan hatasını minimize ederek üretim verimliliğini artırmaktadır. Cam türlerinin çeşitliliği de artmış, düz camların yanı sıra temperli, lamine ve kaplamalı cam gibi özel üretim yöntemleri, farklı endüstriler için özelleştirilmiş çözümler sunmaya başlamıştır. Cam üretimi, tarihsel olarak geleneksel bir el sanatından modern bir endüstriye evrilmiş ve mimariden otomotive, teknolojiden sağlık sektörüne kadar birçok alanda vazgeçilmez bir malzeme olarak konumlanmıştır. Sürekli gelişen bu sektör hem yenilikçi malzeme tasarımı hem de çevresel sürdürülebilirlik açısından önemli bir potansiyele sahiptir. Gelişen üretim teknikleri sayesinde cam yalnızca tasarım öğesi değil, aynı zamanda yapısal bir eleman olarak da kullanılmaktadır. Cepheler, çatı ışıklıkları, bölme duvarlar, korkuluklar ve merdiven basamaklarının yanı sıra cam, artık kolonlar ve duvarlar gibi taşıyıcı elemanlarda da tercih edilmektedir. Yüksek mukavemetli camlardan yapılan cam kolonlar, yapıya şeffaflık ve zarafet kazandırırken geniş açıklıkların desteklenmesine olanak tanır. Cam duvarlar ise mekanları bölmeden ayırmak için ideal bir çözüm sunarak geleneksel duvarlara göre daha hafif ve geçirgen bir yapı sağlar. 34 Bu elemanlar, iç ve dış mekanlar arasında güçlü bir görsel bağlantı kurarak doğal ışığın iç mekana etkili bir şekilde yayılmasına imkan verir. Şeffaf yüzeylerin kullanımı, yapı kabuğunun sınırlarını belirsizleştirir, iç ve dış mekan geçişlerini akıcı hale getirir ve mekanda genişlik hissi yaratır. Böylece camın mimarideki kullanımı, yapılara hem teknik bir esneklik hem de ferah bir atmosfer kazandırır. Cam malzemesi, modern mimarinin temel bileşenlerinden biri haline gelerek mimarlara hem estetik hem de işlevsel açıdan büyük bir tasarım özgürlüğü sunmaktadır. Yüksek ışık geçirgenliği sayesinde mekanların doğal ışıkla dolmasını sağlayan cam, aynı zamanda çeşitli kaplama ve lamine teknolojileri ile enerji verimliliği, yalıtım ve güvenlik gibi performans beklentilerini de karşılayacak şekilde geliştirilmektedir. Bu çok yönlü yapısıyla cam, cephe kaplamalarından iç mekan bölme elemanlarına, taşıyıcı kolonlardan çatı ışıklıklarına kadar geniş bir kullanım alanına sahiptir. Böylelikle cam, yapıların teknik gereksinimlerini karşılamanın ötesinde, mimari tasarımda şeffaflık, açıklık ve zarafet duygusunu da güçlendirir. Mimaride camın bu şekilde kullanımı, hem yapıların dış çevreyle uyum içinde olmasına hem de estetik beklentilere yanıt veren modern ve yenilikçi mekanların yaratılmasına imkan tanır. 2.3.1. Yapı Malzemesi Olarak Camın Tarihçesi 5000 yıllık bir geçmişe sahip olan cam, en eski yapı malzemelerinden biridir. Bu süreçte cam üretimi için en önemli gelişmelerden biri olarak kabul edilen cam üflemede kullanılan piponun keşfi olmuştur. Üfleme yöntemi, camın ince ve saydam bir tabaka şeklinde üretilmesine olanak sağlamıştır. Sonraki dönemde düz cam, Romalılar tarafından döküm yöntemiyle üretilmeye başlanmıştır (Bell, 2006). Yapılan araştırmalar camın mimari de kullanımının ilk kez M.S. 1. yüzyılda olduğunu göstermektedir. Romalılar tarafından üretilen bu camlar Pompeii ve Herculaneum’da bulunan villaların pencere boşluklarında kullanılmıştır (Schittich, 2007). 35 Şekil 2.3.1. Cam Panel, 3mm. kalınlık, Roma Dönemi, M.S. 1-70, Herculaneum yakınları, İtalya, The British Museum (British Museum, Tarih yok) Roma döneminde ilk düz cam üretimi gerçekleştirilmiş olup, Roma İmparatorluğu’nun çöküşü ile birlikte cam ustaları arasındaki iletişim kopmuş ve bu durum Avrupa’da farklı üretim tekniklerinin ve teknolojilerinin ortaya çıkmasına zemin hazırlamıştır. Orta çağ boyunca camcılık, Avrupa’da önemli bir zanaat haline gelmiş, özellikle Venedik ve Almanya gibi bölgelerde ustalar tarafından yeni cam üretim yöntemleri geliştirilmiş ve bu teknikler zamanla bölgesel farklılıklar göstermeye başlamıştır. Bu süreçte cam, yalnızca mimari unsurlarda değil, aynı zamanda sanat eserlerinde ve gündelik eşyalarda da yaygın olarak kullanılmaya başlanmış, böylece cam işçiliği estetik ve fonksiyonelliği birleştiren bir sanat dalına dönüşmüştür. Roma döneminin üfleme tekniği ile yapılmış ilk örnekleri göbekli cam (crown glass) diye adlandırılan pencere camlarıdır. Göbekli cam, yapım tekniği nedeniyle ortası daha kalın olan ve mimaride kullanılan dairesel formda bir camdır. Çeşitli aşamalardan oluşan bu yapım tekniğinde sırasıyla şu adımlar atılmaktadır: ergimiş cam üfleme çubuğuna alınır, pürüzsüz bir yüzeyde döndürülerek oval şekil verilir, şekil verilen kütle üflenerek şişirilir ve bu kütle kısa boyunlu ve düztabanlı büyük bir sürahiyi andıran bir şekle dönüştürülür. Ardından şekillenen bu kütle sıcak buhar önünde sürekli döndürülerek merkezkaç kuvveti ile yuvarlak bir cam diske dönüştürülür (McGrath ve Frost, 1961) 36 Şekil 2.3.2. Göbekli Cam Yapım Tekniğinde Döndürme Aşaması (McGrath ve Frost, 1961) Gotik mimaride cam, sadece bir yapı elemanı olmanın dışında hem sanatsal hem de sembolik bir unsur haline gelmiştir. Bu dönemde uçan payanda ve ince taşıyıcı sistemler gibi yapısal yenilikler, cephelerde büyük boşluklar yaratılmasını sağlamış, böylece cam kullanımı mimariyi dönüştürmüştür. Duvarların yük taşıma işlevi azalınca, bu boşluklara yerleştirilen vitray pencereler sayesinde iç mekanlara daha fazla gün ışığı girmesi mümkün olmuştur. Gotik mimaride ışık, Tanrı’nın varlığının bir sembolü olarak görüldüğünden, vitray camlar yalnızca estetik bir unsur değil, aynı zamanda dini mesajlar ve hikayeler anlatan görsel öğelere dönüşmüştür. Renkli camlardan süzülen ışık, iç mekanda manevi bir atmosfer yaratırken, camın mimariyle kurduğu ilişki de güçlenmiştir. Bu dönem, camın işlevselliğinin sanatla buluştuğu ve mimaride hem ışık hem de renk unsurlarının bilinçli bir tasarım aracı olarak kullanılmaya başlandığı bir dönüm noktası olmuştur (Roth, 1993). Gotik mimaride kullanılan camın en ikonik örneklerinden biri, Chartres Katedralidir (Şekil 2.3.3.). Fransa’da yer alan bu katedral, özellikle 12. ve 13. yüzyıllarda gelişen Gotik mimarinin önemli bir temsilcisi olarak kabul edilir. 37 Şekil 2.3.3. Chartres Katedrali -1220 (DiCrescenzo, 2021) Chartres Katedrali, mavi tonlarıyla ünlü vitray pencereleri ve ışık kullanımıyla mimariyi sanatsal bir boyuta taşır. Vitrayların her biri, İncil’den sahneleri betimleyerek hem dini mesajlar iletir hem de iç mekanda ruhani bir atmosfer yaratır. Bu yapıdaki camlar, dönemin teknolojik sınırlarını zorlayan rozet pencereler ile de dikkat çeker. Rozet pencereler, dairesel formlarda düzenlenmiş ve taş oymalara yerleştirilmiş cam panellerden oluşur. Chartres Katedrali’nin batı cephesindeki büyük rozet pencere hem tasarımı hem de boyutları açısından Gotik dönemin en görkemli örneklerinden biridir. Işığın camlardan süzülerek mekana yayılması, katedrale adeta mistik bir hava kazandırır ve camın Gotik mimarideki rolünü en iyi şekilde yansıtır. Mimari cam endüstrisi 13. yüzyıla kadar manastırlar içinde gelişimini sürdürmüştür. Pencereler için cam yapım tekniği olan silindir tekniği Burgundia, Lorraine, Ren Bölgesi gibi ana merkezlerde kullanılmaya başlanmıştır (Elkadi, 2006). 38 Silindir tekniği ile üretilen düz cam, göbekli cam gibi, üfleme tekniğine dayanmaktadır. Yalnız, şişirme sonrasında kesilip açılarak düz bir yüzey elde edilen bu camların başka bir yüzeyle doğrudan temas etmesinden dolayı, göbekli camın şeffaflığına erişilememiştir. Öte yandan, dikdörtgen formu ve daha büyük boyutlu tabakaların çıkarılmasına uygun olmasından dolayı tercih edilmiştir (McGrath ve Frost, 1961). 1687 yılında Fransız Bernard Perrot tarafından keşfedilen Plate Glass (Plaka Cam) yöntemi, sıcak camın büyük bir metal masaya dökülüp ağır metal silindirlerle yüzeye yayılmasıyla cam levha üretimine olanak tanımış ve yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu yöntem ile 1.2 x 2m ölçülerinde cam levhalar oluşturulduğu bilinmektedir. Bu dönemde cam sadece kilise ve manastırlarda değil saray ve evlerin duvarlarında da kullanılmaya başlanmıştır. Bu yeni üretim teknikleriyle büyük ölçekte cam üretilmek olanaklı hale gelmiş fakat 18.yüzyılın sonlarına kadar cam pahalı bir malzeme olmaya devam etmiştir (Schittich, 2007). Bu yöntem, camın her iki yüzeyinin pürüzsüz ve aynı kalınlıkta olmasını sağlarken, daha büyük boyutlarda üretime de imkan tanımıştır. Böylece, yüksek kalite ve homojenlik sunan bu teknik, modern düz cam üretiminin temel taşlarından biri haline gelmiştir. 1688 yılında Fransız camcı Louis Lucas, silindir tekniği ile üretilen camlardaki yüzey düzgünlüğü ve şeffaflık problemlerini ortadan kaldıran, “ayna cam tekniğini” (Mirror Glass Process) geliştirmiştir. Bu teknik, sıvı camın düz metal yüzeye dökülmesi ve metal rulo ile cam levha haline getirilmesi işlemlerini içermektedir. 1700 yıllarında cam levhalar 119 x 124 cm. büyüklüğünde üretilebilirken, tekniğin geliştirilmesi ile 1730’lu yıllarda 152 x 249 cm. levha büyüklüklerine erişilebilmiştir (Kohlmaier ve Sartory, 1991). On sekizinci yüzyılın ortalarında buhar makinesinin icadıyla başlayan sanayi devrimi, tarım ve feodal toplumdan sanayi ve kapitalist topluma, ardından sanayi ve hizmet toplumuna geçişe olanak tanıyan çeşitli aşamaları içermektedir (Prisecaru, 2016). Sanayi Devrimi ile birlikte cam üretim teknolojisinde önemli gelişmeler yaşanmış, bu dönemde camın daha yaygın ve hızlı bir şekilde üretilmesine olanak tanıyan teknikler benimsenmiştir ve böylelikle cam malzemenin mimari ve günlük yaşamda daha yaygın hale gelmesine katkı sağlamıştır. 39 1851 yılında Londra'da gerçekleştirilen Büyük Sergi için inşa edilen Kristal Saray (Şekil 2.3.4.), mimarlık ve malzeme kullanımında bir devrim niteliği taşır. Joseph Paxton tarafından tasarlanan bu ikonik yapı, endüstri çağının teknolojik yeniliklerini ve estetik anlayışını bir araya getirerek, cam ve demirin potansiyelini gözler önüne sermiştir. Kristal Saray, yaklaşık 300 bin adet cam paneliyle dönemin en büyük ve en yenilikçi cam yapılarından biri olmuştur. Şekil 2.3.4. Hyde Park’da kurulan Kristal Saray (Kohlmaier ve Sartory, 1986) Kristal Saray’da kullanılan cam levhalar, silindir tekniğine göre üretilmiş camlardı. Cam levhalar 1,25 metre uzunluğu ile yapıldığı dönemin standartlarındaki en büyük ölçülere sahipti ve Chance Brothers’ın Birmingham’daki tesisinde üretilmişti (Giedion, 1954). Bu dönemde plaka cam teknolojisi de mevcuttu, ancak pahalı olduğu için daha az tercih ediliyordu. Silindir yöntemiyle üretilen camlar daha ekonomik ve yaygındı; bu nedenle Kristal Saray’ın inşasında bu cam türü tercih edilmiştir. Yapının şeffaflığı, hem gün ışığından maksimum fayda sağlamış hem de mimari bir hafiflik hissi yaratmıştır. Kristal Saray, yalnızca bir sergi binası değil, aynı zamanda cam teknolojisinin mimarideki yerini kökten değiştiren bir dönüm noktasıdır. Camlar üzerinde yoğunlaşma problemi, bütün tavanların eğik düzlemler halinde ve suyu bir yoğunlaşma arkıyla her tahta çerçevenin iç traversine akıtmak suretiyle çözülmüştü (Benevolo, 1960). 40 Yapı elemanlarının çok ince olması nedeniyle, mesafelerinin ve ölçülerinin göz ile ayırt edilemediği, binanın yüksekliğini veya çatının düz mü tonozlu mu olduğunu söylemenin mümkün olmadığı, iç mekanın atmosfer ile bütünleştiği bir mekan yaratılmıştı. Böylece Paxton, daha önce benzeri görülmemiş görsel bir etki yaratmış oldu (Bergdoll, 2000). Ayrıca, kirişlerin beyaz renk ile dönüşümlü olarak üç temel renk ile boyanması, doğal görüntü yerine optik etki yaratmayı hedeflediğini göstermektedir. O dönemin betimlemeleri yapının bir “gerçekdışılık” ve “sınırsız mekan izlenimi” verdiği hususunda birleşmektedirler (Benevolo, 1960) Henry Bessemer, çelik üretimindeki devrim niteliğindeki Bessemer süreciyle tanınmakla birlikte, cam üretimine de önemli katkılarda bulunmuştur (Cuff, 2009). 19. yüzyılda geliştirdiği mekanik cam presleme yöntemi, eritilmiş camın bir kalıp ve piston yardımıyla şekillendirilmesini mümkün kılarak, cam ürünlerinin daha hızlı ve ekonomik bir şekilde üretilmesini sağlamıştır (Searle, 1995). Bu buluş, 1850'lerin sonlarına doğru gerçekleşen ilk cam üretim tekniklerinden biri olarak kabul edilir. Ancak, Bessemer'in cam presleme tekniği, daha çok çelik üretimindeki geliştirdiği Bessemer süreciyle tanınan bir isim olmasına rağmen, cam üretimi alanındaki katkıları da oldukça önemlidir. 1856'da geliştirdiği çelik üretim teknolojisi, ardından cam üretiminde verimliliği artıran tekniklerin önünü açmıştır. 1870’lere gelindiğinde ise Philipe Arbogast tarafından tasarlanan, gazların sıcak havayla temas ettikten sonra potalı kısma geçtiği fırın yaygın olarak kullanılır olmuştu. 1878’de Friedrich Siemens rejeneratif fırını yarattı ve bu patent 1880 yılından itibaren ABD’ye yayılarak bugünkü doğalgazlı fırınların temelini oluşturdu (Kuban, 1998). Hallidie Binası (Şekil 2.3.5.), 1910 yılında San Francisco’da inşa edilen ve mimarlık tarihinin önemli kilometre taşlarından biri olarak kabul edilen bir yapıdır. Bu bina, dünyanın ilk cam cephe giydirme binası olma özelliğini taşımaktadır. Mimar James Francis Dunn tarafından tasarlanan yapı hem estetik hem de işlevsel açıdan modern mimaride çığır açan bir örnek teşkil etmiştir. Alüminyum çerçevelerle desteklenen geniş cam panellerden oluşan bu yapı, camın cephe malzemesi olarak kullanıldığı ilk büyük ölçekli projelerden biridir ve cephedeki camlar float cam teknolojisi ile üretilmiştir. 41 Şekil 2.3.5. Hallidie Binası – 1910 (Dills, 1971) Hallidie Binası’nda kullanılan bu yenilikçi tasarım, hem estetik açıdan binanın değerini artırmış hem de iç mekanlarda doğal ışığın daha etkin bir şekilde kullanılmasını sağlamıştır. Bina yapısal olarak hafif ve dayanıklı olan, enerji verimliliği açısından da avantaj sunarak, gün ışığından en iyi şekilde faydalanmakta ve dış sıcaklık değişimlerini kontrol edebilmektedir. Modern mimari ve cam teknolojisi açısından bir dönüm noktası olan bu bina, birçok sonraki yapıya ilham vermeye devam etmektedir. Bu teknolojik gelişmeler, mimari tasarımda da devrim yaratmıştır. Camın modern mimaride önemli bir yapı malzemesi olarak benimsenmesi, binaların estetik ve fonksiyonel özelliklerini dönüştürmüştür. Geniş ve şeffaf yüzeyler, yapıları doğayla etkileşimli hale getirirken, doğal ışığın mimaride nasıl kullanıldığına dair yeni yaklaşımlar geliştirilmiştir. Bu süreç, camı sadece dekoratif bir unsur olmaktan çıkarıp, fonksiyonel ve yapısal bir malzeme haline dönüştüren bir dönüm noktası olmuştur. Bu bağlamda, cam üretimindeki bu yenilikler, mimarinin evriminde önemli bir rol oynamıştır. 42 Tabaka halinde cam üretiminde atılan ilk ciddi adım 1905 yılında Belçika’da Fourcault’un bir tank içinde camı sürekli olarak çektiği sistemi icat etmesidir. Birinci dünya savaşından sonra diğer bir Belçikalı mühendis Emil Bicheroux, erimiş camı iki merdane arasında geçirerek tabaka halinde cam elde etmeyi başarmıştır. 1910 yılında Fransız bilim adamı Edouard Benedictus iki cam tabakası arasına selülozik bir madde koyarak camı güçlendirmeyi başarmış ve bu buluşuna “triplex” adı ile patent almıştır (Öbelik, 2011). 1926 yılında Walter Gropius öncülüğünde tasarlanan Bauhaus Okulu Binası (Şekil 2.3.6.) modern mimarinin temellerini atan yapılardan biri olmuştur. Yapı, işlev ve estetiği bir araya getiren yenilikçi yaklaşımı ile mimari tarihine damga vurmuştur. Bloklar halinde düzenlenen bina, her bir bölümün (atölyeler, ofisler, yatakhaneler) işlevine uygun şekilde tasarlanmıştır. En dikkat çekici unsur, cam cepheli atölye bloğudur, ki bu bölüm yapının şeffaflık ve ışık ile olan ilişkisini simgeler. Gropius, geniş cam yüzeylerle doğal ışığı içeri alarak gün ışığının estetik ve verimliliğe olan etkisini vurgulamıştır. Şekil 2.3.6. Bauhaus Okulu Binası – 1926 (Gürlek, 2022) 43 Cephedeki açık renkli boya tonu koyu renkli siyah pencere çerçeveleri ile kontrast oluşturur. Renkleri kullanarak yapı elemanlarını öne çıkaran veya maskeleyen iki farklı algılama yöntemi kullanmıştır. Böylelikle kütleleri öne çıkaran dolu/boş algısı ve şeffaflık algısı net bir şekilde cephelere yansıtılmış olur (Uzun, 2019). Gropius’un en önemli katkısı “Giydirme Cephe” olarak adlandırılan camın binanın iç tasarımını da gösteren dış cephesiydi (Wong ve Winxie, 2007). Bu yaklaşım hem kullanıcıların çalışma ortamını iyileştirmiş hem de iç ve dış mekan arasında görsel bir bağ kurmuştur. Bauhaus’un bu şeffaf ve sade tasarım dili, geleneksel duvarların kapalı yapısına karşı bir alternatif sunarak, iç mekanın özgürleştirilmesini hedeflemiştir. Şekil 2.3.7. Bauhaus Okulu Binası Giydirme Cephe Detayı (Wong ve Winxie, 2007) 44 Cam cephelerin kullanımında ince çelik çerçeveler tercih edilmiştir ve bu da yapıya hafif, modern bir görünüm kazandırmıştır. Bu dönemde yaygın olan masif beton ve tuğla kullanımı yerine, çelik ve camın birleşimiyle hafiflik ve geçirgenlik ön plana çıkmıştır. Atölye bloklarındaki cam cepheler, bina içerisindeki iş akışını dışarıdan görünür kılarak mimarinin şeffaf ve işlevsel olma anlayışını pekiştirir. Böylelikle, cam sadece estetik bir unsur değil, aynı zamanda bir eğitim felsefesini yansıtan yapısal bir araç haline gelmiştir. Gropius’un bu tasarımı, modern mimarlıkta camın yoğun kullanıldığı ofis ve eğitim yapılarının öncülü olmuştur. Bugün yaygınlaşan açık plan ofis ve cam cepheli mimari anlayış, Bauhaus Okulu’nun bu yenilikçi tasarım yaklaşımından ilham almıştır. Cam Endüstrisinde, 1952 yılında Alistair Pilkington’un camı sıvı kalay üzerinde yüzdürmeye başlaması ile seri cam üretimine geçilmiştir. 19. Yy’de cam üretimi, Frederik ve Wilhelm Siemens kardeşlerin rejeneratör fırını ve cam havuzunu ve Beriwez’in cam soğutma fırınını icat etmeleriyle birlikte, cam üretimi endüstrinin büyük bir dalı haline gelmiştir (Seinkiewicz, 2006). Siemens kardeşlerin rejeneratör fırını ve cam havuzunun yanı sıra Beriwez’in cam soğutma fırını, cam üretiminde devrim niteliğinde yenilikler sunarak sanayileşmenin önemli bir parçası haline gelmiştir. Bu teknolojik ilerlemeler, cam üretimini kitle haline getirmiş ve maliyetlerin düşmesine olanak sağlamıştır. Enerji verimliliği sayesinde üretim süreci hızlanmış ve daha büyük miktarlarda cam daha düşük maliyetlerle üretilmeye başlanmıştır. Bu durum, camın daha geniş kitlelere ulaşmasını sağlamış ve camın maliyetinin düşmesi, birçok sektörde yaygın olarak kullanılmasına zemin hazırlamıştır. Aynı zamanda, bu yeni üretim yöntemleri sayesinde üretilen camın kalitesi de önemli ölçüde artmıştır. Cam havuzu ve cam soğutma fırını, camın daha homojen, dayanıklı ve şeffaf olmasını mümkün kılmıştır. Kalite kontrolünün artması, camın estetik ve fonksiyonel özelliklerinin gelişmesine katkı sağlamış ve özellikle inşaat sektöründe ve mimaride camın daha yaygın bir şekilde kullanılmasına olanak tanımıştır. Camın maliyetinin düşmesi ve kalitesinin artması, onu farklı alanlarda kullanılabilir hale getirmiştir; mimaride büyük cam cephelerin, vitrinlerin ve pencerelerin yanı sıra ev dekorasyonu ve mobilya sektöründe de camın kullanımını artırmıştır (Türkseven Doğrusoğ, 1999). 45 1959 yılında float teknolojisinin Pilkington Brothers Ltd. tarafından icat edilmesi ile başlayan kaliteli cam üretimi, bugünkü işleme türleri için milat oldu. Sırasıyla 1963’de soğutma enerjisinden tasarruf amacıyla reflektif kaplamalı güneş kontrol camları, 1978’de ise camın ısı geçirgenlik değerini düşüren ilk düşük emisyonlu (low-E) kaplamalı cam üretimi gerçekleştirildi (Mimarlık Akademisi, 2018). Endüstri 3.0 döneminde (1970), yenilenebilir enerji kaynakları olan güneş ve rüzgâr gibi kaynaklar, yenilenemez kaynaklardaki sorunlar ve çevresel endişelerle paralel olarak önem kazanmıştır (Davutoğlu