에두아르도 토로하: 콘크리트를 얇게 만든 사람

1935년에 완공된 알헤시라스의 시장 홀은 47.62미터를 가로지르는 9센티미터 두께의 콘크리트 돔으로 지붕이 덮여 있으며 8개의 가는 기둥에 의지하고 있습니다. 이는 두께 대 경간의 비율이 약 500분의 1로, 대부분의 사람들이 덩어리와 무게를 연상시키는 재료임에도 불구하고 계란 껍질보다 비례적으로 훨씬 얇습니다. 에두아르도 토로하(Eduardo Torroja)는 그것이 서 있을지 확실하게 계산할 수 있는 사람이 있기 전에 그것을 지었습니다. 대신 그는 모델을 테스트했습니다.

수학자 가문

토로하는 1899년 8월 27일 마드리드에서 이런 종류의 일이 당연한 가정에서 태어났습니다. 그의 아버지 에두아르도 토로하 카바예(Eduardo Torroja Caballé)는 건축가이자 수학자였으며, 발렌시아와 마드리드의 교수이자 왕립 수학·물리·자연과학 아카데미의 회원이었습니다. 그의 세 형제 모두 저명한 인물이 되었습니다. 토목 공학자이자 천문학자, 바르셀로나 대학교 부총장이 된 광산 공학자, 국가 연구소를 운영한 물리학 박사가 그들입니다.

그는 1802년 파리 퐁데쇼세 학교(École des Ponts et Chaussées)를 모델로 설립된 마드리드 토목 공학 학교에 1917년에 입학하여 1923년에 졸업했습니다. 1926년 그는 카르멘 카바니야스 프로스페(Carmen Cavanillas Prosper)와 결혼하여 엔지니어 호세 에우헤니오 리베라(José Eugenio Ribera) 휘하의 건설 회사 히드로시빌(Hidrocivil)에 합류했습니다.

수로와 교량에서 콘크리트를 배우다

그의 초기 작업은 인프라였으며 이미 흔치 않은 것이었습니다. 1927년 헤레스데라프론테라 근처의 템풀(Tempul) 수로는 얇은 철근 콘크리트와 프리스트레스 거더를 사용했습니다. 세비야의 산 텔모(San Telmo) 다리를 위해 그는 동심원 쌍곡면 벽돌 껍질 위에 교각을 세웠습니다. 1927년 새로운 마드리드 대학 캠퍼스 기술 위원회에 임명된 그는 3개의 고가교, 전차 정거장, 과학·의학·약학 학부, 기숙사, 발전소 및 병원을 위한 구조물을 공급했습니다.

그 후 1935년과 1936년 사이에 그의 국제적 명성을 만든 세 개의 건물이 나왔습니다.

쉘(껍질) 구조

콘크리트 쉘은 계란 껍질의 원리로 작동합니다. 표면이 올바른 방식으로 곡선을 이루면, 적용된 하중은 구조를 구부리는 대신 그 평면 내에서 압축과 인장으로 표면 자체를 통해 이동합니다. 굽힘은 구조를 두껍게 만드는 원인입니다. 보(beam)는 이를 견디기 위해 깊이가 필요합니다. 문제에서 굽힘을 제거하면 재료가 놀랍도록 얇아질 수 있습니다. 콘크리트는 압축을 견디는 데 매우 뛰어나고 부피가 거의 필요 없기 때문입니다. 모든 예술은 힘을 표면 내에 유지하는 기하학을 선택하는 데 있습니다.

토로하는 그 예술의 가장 위대한 실천가 중 한 명이었습니다. 알헤시라스 시장(1935년)은 8개의 주변 기둥 위에 47.62미터 직경에 걸쳐 9센티미터 두께의 구형 쉘입니다. 마드리드의 레콜레토스(Recoletos) 하이알라이 코트(1936년)는 8센티미터 두께의 쉘을 형성하는 두 개의 교차하는 원통으로 벽 사이의 55미터 경간을 덮었습니다. 사르수엘라(Zarzuela) 경마장의 관람석(1935년)은 셋 중 가장 우아합니다. 관중 위로 12.80미터를 캔틸레버로 뻗어 나가는 수평 쌍곡면들의 연속이며, 힘이 가장 적은 곳에서 정확히 5센티미터로 얇아집니다. 이 지붕들에 장식적인 것은 없습니다. 각각은 힘이 원했던 모양입니다.

이후의 작업은 범위를 확장했습니다. 1940년경의 강철과 콘크리트 복합 교량, 209미터 중앙 아치가 수년간 세계 기록을 보유했던 1941년 마르틴 길(Martín Gil) 고가교, 1954년 폰데수에르트(Pont de Suert) 교회의 이중 곡률 철근 벽돌 쉘, 그리고 1956년 모로코의 페달라(Fedala) 급수탑이 있으며, 이는 수직 포물선 쌍곡면으로 외부를 매끄럽게 유지하기 위해 프리스트레싱 앵커를 구조물 내부에 숨겼습니다.

수학 대신 모델

토로하가 다른 사람들이 할 수 없을 때 이것들을 지을 수 있었던 이유는 방법론에 있으며, 그것이 그에 대해 가장 교훈적인 것입니다. 1930년대에는 이중 곡률 쉘의 수학을 손으로 풀기가 사실상 불가능했습니다. 그래서 그는 그 10년 동안 10분의 1 규모의 구조 모델을 제작하고 파손될 때까지 하중을 가하는 회사인 '건설 연구(Investigaciones de la Construcción)'를 설립했습니다.

이것은 분석을 대신하는 실험입니다. 이를 통해 그는 물리적으로는 이해하지만 아직 수학적으로 기술할 수 없는 형태를 설계할 수 있었으며, 그가 감독했던 중앙 건설 재료 시험 연구소가 축소 모델 구조 분석의 유럽 표준이 된 이유입니다. 그의 저서 구조 철학(Philosophy of Structures, 1958)은 같은 본능을 산문으로 표현한 것입니다. 수학적 계산에 의존하지 않고 재료와 시공 방법의 관점에서 구조가 실제로 어떻게 작동하는지에 대한 설명이며 구조 미학에 관한 장을 포함하고 있습니다. 이 책은 영어, 프랑스어, 독일어, 이탈리아어, 일본어로 번역되었습니다. 그의 견해는 모든 재료는 고유한 성격을 가지고 있으며 구조물은 디자이너의 성격을 반영해야 한다는 것이었습니다. 그의 작업 가치는 기능성, 구조적 진실성, 형식적 단순성이었습니다.

연구소

토로하는 지붕을 지은 것과 같은 에너지로 기관을 건설했습니다. 1934년 그는 건축 연구를 연구, 홍보 및 출판하는 데 전념하는 최초의 민간 스페인 단체인 건축 및 건물 기술 연구소(Instituto Técnico de la Construcción y Edificación)를 공동 설립했습니다. 1935년에는 저널 콘크리트와 강철(Hormigón y Acero)을 창간했고, 1948년에는 사리넨(Saarinen), 네르비(Nervi), 르 코르뷔지에(Le Corbusier)의 글을 다룬 건설 보고서(Informes de la Construcción)를 창간했습니다. 1939년부터 그는 마드리드의 모교에서 구조 공학을 가르쳤고, 1946년 이후에는 건축 및 시멘트 공학 연구소가 된 연구소를 이끌었습니다.

국제적으로 그는 어디에나 있었습니다. 1945년부터 RILEM의 회장, 1958년 유진 프레이시네(Eugène Freyssinet)의 후임으로 국제 프리스트레싱 연맹(Fédération Internationale de la Précontrainte)의 회장, 유럽 콘크리트 위원회(Comité Européen du Béton)에서 활동했으며, 1959년에는 국제 쉘 구조 협회의 공동 설립자이자 초대 회장을 역임했습니다. 이 많은 일은 고립된 스페인을 다시 유럽 기술 세계로 끌어들이기 위해 의도적으로 수행되었습니다.

에두아르도가 천재라고 불리는 이유

그 단어는 공식적으로 그에게 사용됩니다. 그 자신의 연구소는 역사적 프로젝트에 에두아르도 토로하: 천재의 삶, 작품, 그리고 유산(Eduardo Torroja: Vida, Obra y Legado de un genio)이라는 제목을 붙였습니다. 특정 자질은 구조적 직관으로, 계산이 이루어지기 전에 힘이 형태를 통해 어떻게 이동할지 파악하고 그에 따라 형태를 선택하는 능력을 의미합니다. 알헤시라스와 사르수엘라는 주어진 문제에 대한 영리한 해결책이 아닙니다. 그것들은 올바른 모양이 문제를 거의 사라지게 만든다는 것을 증명하는 것입니다. 그는 일반적으로 로베르 마야르(Robert Maillart), 유진 프레이시네(Eugène Freyssinet), 피에르 루이지 네르비(Pier Luigi Nervi)와 함께 20세기 콘크리트를 가장 많이 형성한 4명의 엔지니어 중 한 명으로 평가받으며, 그들 대부분과 달리 지식이 확산되는 연구소, 저널, 국제기구도 창설했습니다.

반론도 언급할 가치가 있습니다. 토로하의 방법은 솔직히 경험적이었습니다. 그는 계산할 수 없는 쉘을 지었고 모델을 깨뜨림으로써 증명했는데, 이는 훌륭한 엔지니어링 예술성이지만 그 자체로는 이론이 아닙니다. 쉘 설계의 분석적 기초는 다른 사람들에 의해 실질적으로 제공되었으며, 컴퓨터가 수학을 다루기 쉽게 만들자 신비감은 줄어들었습니다. 그의 상징적인 형태는 또한 경제적 논거를 잃었습니다. 얇은 쉘은 정교한 목재 거푸집과 엄청난 숙련된 노동력을 요구하며, 세기 후반에 임금이 상승함에 따라 일반 건설에서 가격 경쟁력을 잃었습니다. 이것이 그의 건물들이 기적처럼 보이고 거의 모방되지 않는 이유입니다. 그리고 1939년부터 그가 사망할 때까지 가장 생산적인 제도적 기간은 프랑코 치하의 스페인 내부에서 국가 직책을 맡고 국가 훈장을 받으며 보냈습니다. 스페인 공학을 유럽과 다시 연결한 그의 업적은 실제적이지만, 그것은 정권에 대항하는 것이 아니라 내부로부터 이루어졌습니다.

유산

토로하는 1961년 6월 15일 연구소에서 61세의 나이로 사망했으며, 동료들에게 그것이 올 것임을 알고 있었음을 암시하는 작별 편지를 남겼습니다. 그해 IASS 저널의 표지에는 세 단어가 실렸습니다. 에두아르도 토로하, 창립자. 그는 170편 이상의 논문과 단행본을 저술했으며 취리히, 툴루즈, 부에노스아이레스, 리에주, 칠레 가톨릭 대학교에서 명예 박사 학위를 받았습니다. 토로하 후작 작위는 사후에 수여되었습니다. 그가 지휘했던 연구소는 현재 에두아르도 토로하 건설 과학 연구소입니다. 사르수엘라의 관람석은 여전히 5센티미터 두께의 콘크리트 위로 경마장을 향해 기울어져 있습니다.