Эдуардо Торроха: человек, который сделал бетон тонким

Рынок в Альхесирасе (Algeciras), построенный в 1935 году, перекрыт бетонным куполом толщиной девять сантиметров, пролет которого составляет 47,62 метра, опирающимся на восемь стройных колонн. Это отношение толщины к пролету примерно один к пятистам — пропорционально гораздо тоньше яичной скорлупы, выполненное из материала, который у большинства людей ассоциируется с массой и весом. Эдуардо Торроха (Eduardo Torroja) построил его до того, как кто-либо мог надежно рассчитать, устоит ли он. Вместо этого он испытал модель.

Семья математиков

Торроха родился в Мадриде 27 августа 1899 года в семье, где подобные вещи были в порядке вещей. Его отец, Эдуардо Торроха Кабалье (Eduardo Torroja Caballé), был архитектором и математиком, профессором в Валенсии и Мадриде, членом Королевской академии математических, физических и естественных наук. Все три его брата стали выдающимися людьми: инженер-строитель и астроном, горный инженер, ставший вице-канцлером Барселонского университета, и доктор физики, руководивший национальным научно-исследовательским институтом.

Он поступил в Мадридскую школу гражданского строительства — основанную в 1802 году по образцу парижской Школы мостов и дорог (École des Ponts et Chaussées) — в 1917 году и окончил ее в 1923 году. В 1926 году он женился на Кармен Каванилльяс Проспер (Carmen Cavanillas Prosper) и присоединился к строительной фирме Hidrocivil под руководством инженера Хосе Эухенио Риберы (José Eugenio Ribera).

Изучение бетона на акведуках и мостах

Его ранние работы относились к инфраструктуре, и они уже были необычными. Акведук Темпуль (Tempul) недалеко от Херес-де-ла-Фронтера 1927 года использовал тонкий железобетон и преднапряженные балки. Для моста Сан-Тельмо (San Telmo) в Севилье он заложил опоры на концентрических гиперболоидных кирпичных оболочках. В 1927 году, будучи назначенным в технический комитет нового университетского городка в Мадриде, он спроектировал структуры для трех виадуков, трамвайной станции, факультетов естественных наук, медицины и фармации, общежития, электростанции и больницы.

Затем, в период между 1935 и 1936 годами, появились три здания, которые создали ему международную репутацию.

Оболочка

Бетонная оболочка работает по принципу яичной скорлупы. Если поверхность изогнута нужным образом, приложенные нагрузки передаются через саму поверхность в виде сжатия и растяжения, действуя в ее плоскости, а не изгибая ее. Изгиб — это то, что заставляет конструкцию быть толстой: балке нужна высота сечения, чтобы противостоять ему. Устраните изгиб из проблемы, и материал может стать поразительно тонким, поскольку бетон отлично работает на сжатие и почти не требует объема для этого. Все искусство заключается в выборе геометрии, которая удерживает усилия внутри поверхности.

Торроха был одним из величайших практиков этого искусства. Рынок в Альхесирасе (1935) представляет собой сферическую оболочку толщиной девять сантиметров диаметром 47,62 метра на восьми периферийных колоннах. Корт для игры в хай-алай (jai-alai) в Мадриде (Recoletos, 1936) перекрыл 55-метровый пролет между стенами двумя пересекающимися цилиндрами, образующими оболочку толщиной восемь сантиметров. Трибуна на ипподроме Сарсуэла (Zarzuela, 1935) — самая элегантная из трех: ряд горизонтальных гиперболоидов, консольно выступающих на 12,80 метра над зрителями и сужающихся до пяти сантиметров на свободном крае, становясь самыми тонкими именно там, где усилия минимальны. В этих крышах нет ничего декоративного. Каждая из них имеет ту форму, которую «хотели» силы.

Более поздние работы расширили диапазон: композитные сталебетонные мосты около 1940 года; виадук Мартин Хиль (Martín Gil) 1941 года, центральная арка которого (209 метров) годами удерживала мировой рекорд; кирпичные железобетонные оболочки двойной кривизны в церкви Понт-де-Суэрт (Pont de Suert) в 1954 году; и водонапорная башня Федала (Fedala) в Марокко в 1956 году — вертикальный параболический гиперболоид, анкера преднапряжения которого он спрятал внутри структуры, чтобы сохранить гладкость внешней поверхности.

Модели вместо математики

Причина, по которой Торроха мог строить эти сооружения, когда другие не могли, заключается в методологии, и это самое поучительное, что есть в нем. В 1930-х годах математика оболочек двойной кривизны была практически не поддающейся расчету вручную. Поэтому в том десятилетии он основал компанию Investigaciones de la Construcción («Исследования в строительстве») для создания структурных моделей в масштабе одна десятая и нагружения их до разрушения.

Это эксперимент, заменяющий анализ. Это позволило ему проектировать формы, поведение которых он физически понимал, но еще не мог описать формулами, и именно поэтому Центральная лаборатория испытаний строительных материалов, которой он также руководил, стала европейским эталоном для анализа конструкций на масштабных моделях. Его книга «Философия конструкций» (Philosophy of Structures, 1958) — это тот же инстинкт в прозе: объяснение того, как структуры ведут себя на самом деле, с точки зрения материалов и методов строительства, намеренно без использования математических расчетов, с главой о структурной эстетике. Она была переведена на английский, французский, немецкий, итальянский и японский языки. Его взгляд заключался в том, что каждый материал имеет свою специфическую индивидуальность и что структура должна отражать личность своего создателя; его ценностями в работе были функциональность, структурная достоверность и формальная простота.

Институт

Торроха строил институты с той же энергией, с какой строил крыши. В 1934 году он стал соучредителем Технического института строительства и сооружений (Instituto Técnico de la Construcción y Edificación), первого частного испанского органа, посвященного изучению, продвижению и публикации строительных исследований; в 1935 году — журнала Hormigón y Acero («Бетон и сталь»); в 1948 году — Informes de la Construcción («Строительные отчеты»), в котором печатались Сааринен, Нерви и Ле Корбюзье. С 1939 года он преподавал строительную механику в своей родной школе в Мадриде, а после 1946 года возглавил институт, который стал Институтом строительных наук и цемента.

На международном уровне он был везде: президент RILEM с 1945 года, преемник Эжена Фрейсине (Eugène Freyssinet) на посту президента Международной федерации преднапряженного железобетона (Fédération Internationale de la Précontrainte) в 1958 году, активный деятель Европейского комитета по бетону (Comité Européen du Béton), а в 1959 году — соучредитель и первый президент Международной ассоциации по оболочковым конструкциям. Большая часть этого делалась намеренно, чтобы вернуть изолированную Испанию в европейский технический мир.

Почему Эдуардо называют гением

Это слово официально используется по отношению к нему: его собственный институт озаглавил свой исторический проект «Эдуардо Торроха: жизнь, творчество и наследие гения» (Eduardo Torroja: Vida, Obra y Legado de un genio). Его специфическое качество — структурная интуиция, то есть способность видеть, как усилия будут передаваться через форму до того, как будет сделан какой-либо расчет, и выбирать форму соответственно. Альхесирас и Сарсуэла — это не остроумные решения поставленных задач; это демонстрация того, что правильная форма делает саму проблему почти несуществующей. Его традиционно ставят в один ряд с Робером Майяром (Robert Maillart), Эженом Фрейсине (Eugène Freyssinet) и Пьером Луиджи Нерви (Pier Luigi Nervi) как одного из четырех инженеров, наиболее сильно повлиявших на бетон в XX веке, и, в отличие от большинства этой компании, он также создал исследовательские институты, журналы и международные органы, через которые распространялись знания.

Стоит привести и противоположный взгляд. Метод Торрохи был откровенно эмпирическим: он строил оболочки, которые не мог рассчитать, и доказывал их надежность путем разрушения моделей, что является превосходным инженерным мастерством, но само по себе не является теорией. Аналитические основы проектирования оболочек были в значительной степени предоставлены другими, и как только компьютеры сделали математику доступной, мистика отступила. Его фирменная форма также утратила свои экономические аргументы — тонкие оболочки требуют сложной деревянной опалубки и огромного количества квалифицированного труда, и по мере роста зарплат во второй половине века они стали слишком дорогими для обычного строительства, поэтому его здания выглядят как чудеса и почти никогда не копируются. А его самые продуктивные институциональные годы, с 1939-го до самой смерти, прошли в Испании Франко, где он занимал государственные должности и получал государственные награды; его достижение в воссоединении испанской инженерии с Европой реально, но оно было достигнуто изнутри режима, а не вопреки ему.

Наследие

Торроха скончался 15 июня 1961 года в институте в возрасте 61 года, оставив коллегам прощальное письмо, которое говорит о том, что он знал о приближении конца. В том же году на обложке журнала IASS были три слова: Эдуардо Торроха, основатель. Он написал более 170 статей и монографий и имел почетные докторские степени Цюриха, Тулузы, Буэнос-Айреса, Льежа и Католического университета Чили; титул маркиза Торроха был дарован посмертно. Институт, которым он руководил, сейчас называется Институт строительных наук Эдуардо Торрохи. Трибуна на ипподроме Сарсуэла до сих пор нависает над ипподромом, покоясь на пяти сантиметрах бетона.