Mimar Sinan Camilerinden Şemsi Ahmet Paşa Camii (Üsküdar) ile T.C. Diyanet İşleri Başkanlığı Tip 3 Camii'nin akustik açıdan karşılaştırılması
The acoustical comparison of Şemsi Ahmet Paşa Mosque from the Architect Sinan Mosques and T.C. Presidency of Religious Affairs Type 3 Mosque
Yazar: ALİ KAYGISIZ
Danışman: PROF. DR. SEVTAP YILMAZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Akustik = Acoustic ; Camiler = Mosques ; Mimar Sinan = Mimar Sinan ; Mimari akustik = Architectural acoustic ; Mimarlık = Architecture ; Osmanlı mimarisi = Ottoman architecture

Özet:
Hz. Peygamber döneminden itibaren camiler İslam toplumlarının en önemli mimari ögelerindendir. İslamiyetin ilk dönemlerinden itibaren camiler, başta ibadet etme yeri olmak üzere aynı zamanda bir eğitim-öğretim, toplanma ve sosyal bir alan olarak kullanılmıştır. Günümüzde ise camiler sadece ibadet amaçlı kullanılmaktadır.
Osmanlı İmparatorluğu döneminde, Klasik Osmanlı Mimarisi denilince akla ilk olarak Mimar Sinan gelmektedir. Ortaya koyduğu üç yüzden fazla eserinde öne çıkan eserleri camiler olmuştur. Mimar Sinan camileri incelendiğinde, mimari olarak yeni tasarımlar denediği ve karşılaştığı problemlere çözüm üretmeye çalıştığı ve yaptığı her şeyi sebepsiz yapmadığı gözlemlenebilir. Çözüm üretmeye çalıştığı öncelikli problemlerden birisi de camilerdeki akustik problemlerdir. Cami kubbelerde bulunan rezonatör vazifesi yapan küpler, fil ayakların yanına yerleştirilmiş küçük müezzin mahfilleri ve caminin belirli konumlarına yerleştirilen müezzin mahfilleri ile camilerde çokça karşımıza çıkan estetik kaygılarla beraber akustik saçıcı eleman olarak kullanılan Türk Üçgeni ve Mukarnaslar, bu akustik problemlere çözüm üretmek için tasarlanan mimari ögelerdir. Akustik gereksinimlerin göz önüne alınarak tasarlanan ve iyi akustik koşullara sahip olduğu bilinen Mimar Sinan Camilerinin özgün akustik ortamları daha sonraki dönemlerde yapılan restorasyon çalışmaları ile bozulmuştur.
Günümüzde yeni yapılan camiler, ya Klasik Osmanlı Camilerinde mimarların tasarım endişelerini göz ardı eden ve eskinin kötü birer kopyası niteliğinde olan ya da estetik kaygılardan uzak, biçimsiz ve işlevin gerektirdiği gereksinimlere cevap vermeyen yapılar olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu problem; Toki, Kiptaş ve Diyanet İşleri Başkanlığı gibi resmi kurum ve kamu tüzel kişilikleri tarafından tip projeler hazırlanarak çözüm üretilme çabası ile sonuçlanmıştır. Ancak camilerin yapılacağı alanın iklim, topoğrafya, çevresel veriler, kullanıcı gereksinimleri, jeolojik zemin değerleri ve yerel yapı malzemeleri gibi temel tasarım girdileri tip projelerde standart hale gelmekte ve neticede estetik problemlere çözüm üretmekle birlikte başka problemler ortaya çıkarmaktadır. Akustik açıdan iyi tasarlanmayan camiler, yapılan tasarımlarla beraber bazı akustik problemleri de ortaya çıkararak aktif ses sistemlerinin kullanımını zorunlu hale getirmektedir.
Bu tez çalışmasında, Mimar Sinan camilerinden Şemsi Ahmet Paşa Camii (Üsküdar) ile Diyanet İşleri Başkanlığı Tip 3 Camii akustik açıdan karşılaştırılmıştır. Camilerde yer alan eylemler tespit edilmiş, camiler için istenen akustik konfor koşulları irdelenmiştir. Şemsi Ahmet Paşa Camii'nde alan çalışmaları yapılmış ve farklı eylemler için akustik ölçümler gerçekleştirilmiştir. Her iki cami için de herbir eylem için simülasyon sonuçları değerlendirilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır.
Bu doğrultuda hazırlanan tez çalışması 7 ana bölüm ve eklerden oluşmaktadır.
Birinci bölümde, camilerin tarihçesi, akustik bilgisinin camilerin tasarımına etkisi ve tez çalışması kapsamında incelenen camilerin tarihçe ve mimari özelliklerine yer verilmiştir. Ayrıca tip cami projeleri ile ilgili bilgiler ortaya konulmuş ve mimari özeliikleri karşılaştırılmıştır.
İkinci bölümde ise konuşma ve sesin yayılmasını etkileyen faktörler irdelenmiş ve hacim akustiğine etki eden akustik kusurlar anlatılmıştır. Konuşmada yönelimin etkisi ve konuşmanın dinamik aralığı incelenmiş, sesin hacim içerisindeki davranışları ortaya konulmuştur. Hacimlerde yer alan akustik kusurlar şekil ve grafiklerle açıklanmıştır.
Üçüncü bölümde ise cami tasarımında ve değerlendirmesinde kullanılan aksutik konfor ve tasarım parametreleri ele alınmıştır. Camilerin mimari özellikleri ve diğer akustik mekanlardan farklılıkları belirtilmiş ve bu kapsamda camilerin özellikleri, farklı sınıflandırmaları, camilerde yer alan eylemler ve kaynak ve alıcı nokta özellikleri ortaya konulmuştur. Ayrıca camilerin akustik konfor gereksinimleri belirlenmiş ve camilerde kullanılan bazı malzemeler ve akustik özellikleri verilmiştir. Bu bölümün ikinci kısmında, camilerde tasarım parametreleri ortaya konulmuştur. Camilerde kişi başına düşen hacim miktarları ile kubbe, mihrap, minber, mahfil tasarımı ve mahfil kolonlarının şekil ve ebatlarının akustiğe etkisi ele alınmıştır. Bu bölümün son kısmında ise nesnel ve öznel akustik parametreler incelenmiş ve camilerde yer alan farklı eylemler için farklı akustik koşullar ortaya konulmuştur.
Dördüncü bölümde, camilerde yer alan eylemler ve bu eylemlere göre kaynak ve alıcı nokta kabulleri verilmiştir. Ayrıca akustik simülasyon programı (ODEON), her iki camide kullanılan malzemeler ve hacim akustiği parametreleri ile ilgili kabuller ortaya konulmuştur.
Beşinci bölümde, yapılan kabuller ışığında Şemsi Ahmet Paşa Camii akustik incelemesi belirlenen bütün eylemler için ayrı ayrı yapılmış ve simülasyon sonuçları ile alan çalışması kapsamında elde edilen ölçüm sonuçları karşılaştırılmıştır. Değerlendirmeler yapılırken hacim akustiği parametreleri, ses enerjisi ile ilgili parametreler (RT, EDT, XI(T30), BR(RT), Ts, C50, C80, LF80 ve Echo (Dietsch)), konuşma anlaşılabilirliği parametreleri (D50, STImale ve ALcons) ve ses gücü ile ilgili parametreler (G ve SIL) olmak üzere üç kısımda toparlanmıştır. Belirlenen parametreler üzerinden Cuma Hutbesi eylemi, Cuma Namazı eylemi, Günlük Namaz eylemi ve İlahi (Mevlid-i Şerif) Okunması eylemi için değerlendirmeler yapılmış, elde edilen sonuçlar şekil, grafik ve çizelgelerle ortaya konulmuştur. Ayrıca yapılan odaklama analizleriyle odaklama problemi olup olmadığı kontrol edilmiştir.
Altıncı bölümde, benzer şekilde Tip 3 Camii akustik incelemesi aynı eylem ve akustik parametreler doğrultusunda aynı konumda bulunan alıcı noktaları için yapılmış ve Şemsi Ahmet Paşa Camii ile Tip 3 Camii akustik açıdan karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar grafik, şekil ve çizelgeler üzerinden irdelenmiş, yapılan odaklama analizleriyle odaklama problemi olup olmadığı incelenmiştir.
Yedinci bölümde, yapılan tüm değerlendirmeler bir araya getirilmiş, kaynak noktalarının konumlarının, mihrap formunun, minber konumu ile formunun camilerin akustik koşulları üzerindeki etkileri ile ilgili çıkarımlar yapılmış ve her iki caminin karşılaştırması neticesinde elde edilen sonuçlar ortaya konulmuştur. Elde edilen sonuçlar üzerinden camilerin tasarımında akustik koşulları etkileyen hususlar belirtilerek öneriler hazırlanmıştır.

Abstract:
Mosques since the period of Prophet Muhammad are one of the most important architectural elements of Islamic societies. Since the early days of Islam, mosques had been used as a place of worship, as well as as an educational, convention and social space. Today, mosques are used only for worship.
In the Ottoman Empire period, Mimar Sinan was the first to think of Classical Ottoman Architecture. He designed more than three hundred masterpieces and the mosques come into prominence of them. When the mosques of Mimar Sinan are examined, it can be observed that he has tried out new designs architecturally and tried to find solutions to the problems he faced. One of the priority problems that the solution tries to produce is the acoustical problems in mosques. Pots which work as a resonator in mosque domes, small muezzin's mahfil (lodge) placed near large main columns, the main muezzin's mahfil (lodge) where placed different places in different mosques, The Turkish Triangle and Mukarnas which are used not only as a aesthetic architectural element bot also as an acoustic scattering element are some of the architectural elements that were designed to produce solutions to these acoustic problems. The acoustic environments of Mimar Sinan Mosques, which are known to have good acoustic conditions and designed with acoustic requirements in mind, are disrupted by the restoration works carried out in later periods.
Newly built mosques today appear as structures that ignore the design concerns of the architects in the Classical Ottoman Mosques and which are a bad copy of the past or which are far from aesthetic concerns, amorphous and unresponsive to the requirements of the function. This problem resulted in an effort to produce solutions by designing type mosque projects by official institutions and public legal entities such as Toki, Kiptaş and the Presidency of Religious Affairs of Turkey. However, the basic design inputs such as climate, topography, environmental data, user requirements, geological ground values and local building materials where mosques will be constructed are standardized in type projects and as a result they create solutions to aesthetic problems and cause other problems. If the mosque is not designed with acoustically well, it requires the use of active sound systems as a result of some design decisions.
In this thesis work, Şemsi Ahmet Paşa Mosque (Üsküdar) which designed by Architect Great Sinan and Type 3 Mosque that designed by Presidency of Religious Affairs were compared acoustically. The actions in the mosques were determined and the acoustical comfort conditions of the mosques were examined. Field studies were conducted at Şemsi Ahmet Paşa Mosque and acoustic measurements were performed for different actions. Simulation results were evaluated for each action for each mosque and the results were compared.
The thesis study prepared in this direction consists of 7 main sections and appendix sections.
In the first chapter, the history of mosques, the effect of acoustical knowledge on the design of mosques and the historical and architectural features of the mosques examined within the scope of the thesis study are discussed. In addition, information about the type mosque projects are given and their architectural features were compared.
In the second chapter, the factors affecting the speech and sound propagation are discussed and the acoustic defects affecting the acoustical conditions of halls are explained. The effect of orientation in the speech and dynamic interval of speech was examined and the behavior of sound in the hall was revealed. Acoustical defects in the halls are explained with figures and graphs.
In the third chapter, the acoustic comfort and design parameters used in the design and evaluation of mosques were discussed. First of all, the architectural features of mosques and their differences from other acoustical spaces are mentioned. In this context, the characteristics and different classifications of mosques, actions in mosques and source and receiver point properties were revealed. Furthermore, acoustical comfort requirements of mosques were determined and some materials and their acoustical properties used in mosques were given. In the second part of this chapter, the design parameters of the mosques are revealed. The amount of volume per person in mosques and the shape of the dome, mihrab, minbar, mahfil (lodge) and the acoustical effect of the shape and size of mahfil (lodge) columns are discussed. In the last part of this chapter, objective and subjective acoustic parameters were examined and different acoustic conditions were revealed for different actions in mosques.
In the fourth chapter, the actions taken in the mosques and the source and receiver points assumptions are given according to these actions. In addition, assumptions about acoustic simulation program (ODEON), materials used in both mosques and room acoustic parameters have been introduced. 
In the fifth chapter, acording to the assumptions, the acoustical review of Şemsi Ahmet Paşa Mosque was conducted separately for all the determined actions. The results of the simulation and the measurement results obtained in the scope of the field study were compared.  While both mosques are evaluated, the room acoustic parameters are collected in three parts which are sound energy related parameters (RT, EDT, XI(T30), BR(RT), Ts, C50, C80, LF80 and Echo (Dietsch)), speech intelligibility parameters (D50, STImale and ALcons) and sound power related parameters (G and SIL). Evaluations were made for the actions of Friday Hutbe, Friday Prayer, Daily Prayer and Chant of Divine or Mevlid-i Şerif actions on the determined parameters. The results are presented by figures, graphs and charts. Besides, it was checked for Şemsi Ahmet Paşa Mosque whether there was a focusing problem or not by graphs and calculations for each actions.
In the sixth chapter, similarly, the Type 3 Mosque acoustical evaluations are performed with the same action and room acoustic parameters for receiver points located in the same positions as Şemsi Ahmet Paşa Mosque. Based on the results obtained, the Şemsi Ahmet Paşa Mosque and the Type 3 Mosque were compared acoustically. The results obtained were analyzed through graphs, figures and charts and it was checked for Type 3 Mosque whether there was a focusing problem or not by graphs and calculations for each actions.
In the seventh chapter, all the evaluations were combined and the inferences about the effects of the position of the source points, the mihrab form, the form and the position of the minber on the acoustic conditions of mosques were made.  The results obtained from the comparison of acoustical conditions of both mosques were revealed. According to the evaluations of results, the effects of some design decisions on the acoustic conditions of mosques were determined and suggestions are presented.
In the restoration work of historical mosques, the acoustic environment conditions should be revealed with the measurements and should be a base for the restoration works. When designing a type mosque project or designing a new mosque, the volume per person should be checked. The high value of volume per person often results high reverbration times at low frequencies in mosques because the surfaces of mosques  are generally reflective. As a result of this, the intelligibility of sounds is diminishing because of mask effect. In addition, the mosque becomes acoustically dark due to the fact that bass sounds become dominant.
Different actions in mosques have different occupancy rates. Therefore, when designing mosques, similar acoustic conditions in different occupancy should be provided by ensuring that the floor covering absorption coefficient values are as close as possible to the absorption coefficient values of the congregation.
Due to the small size of the mosques examined within the scope of this thesis study, disturbing echoes from the side and rear walls did not occur. However, when designing large-size mosques, the echoes that can come from the side and rear walls should be checked.  In the case of occuring a disturbing echo, these surfaces should be covered with absorbent or scattering materials. In addition, the study showed that more negative acoustic conditions can be occurred in the mahfil (lodge) floor of the mosques. For this reason, when designing mosques, the desired capacity of mosque should be met if possible without mahfil (lodge) floor. This space should be kept to a minimum if the mahfil floor is to be made.
The design of a new mosque as a domed structure is common. Therefore, if the mosque will be designed to have domed and concave surfaces, the relationship between the center point of the dome (concave surface), the source points and the receiver points should be examined and focus points should be provided above the receiving points. Furthermore, it should be ensured that the effect of the whispering gallery on the dome is prevented and if it is necessary the dome becomes embellished with ornaments and motifs. 
The study showed that the mihrab form and the minbar form and position were effective on the acoustic conditions provided within the mosque. In prayer actions, the fact that the mihrab is formed of smaller surfaces or the scattering of these surfaces will reveal more homogenous distribution of the results of room acoustic parameters in the mosque. In addition, reflective surfaces close to the sources should be located in mosques and designs to create an acoustic shadow should also be avoided. Reflective surfaces close to the source provide strong early reflections to the receivers and positively affect the values obtained for the room acoustic parameters. On the contrary, acoustic shadows negatively affect the acoustic conditions.
When the simulation results were compared with the measurement results, it was seen that the simulation revealed better acoustic conditions for room acoustic parameters except the speech intelligibility parameters. However, the obtained values of speech intelligibility parameters are higher in measurements. This situation revealed importances of the effect of ornamental and motifs in mosques on speech intelligibility. When designing a mosque, the positive effect of ornaments and motifs on speech intelligibility should also be considered.
Additionally, the literature review conducted during this study is showed that the generally accepted optimum values for the room acoustic parameters of the mosques have not been determined yet. In addition to this, it is showed that a limited number of studies were carried out for other languages other than Turkish. This study is also showed the necessity of to be performed the objective and subjective measurements and surveys with field studies that is taken into consideration the phonetic structure of Turkish Language for determining expected optimum values of room acoustic parameters for mosques.