爱德华多·托罗哈

爱德华多·托罗哈:让混凝土变轻盈的人

阿尔赫西拉斯的室内市场于1935年完工,其屋顶是一个厚度为9厘米的混凝土圆顶,跨度达47.62米,由八根细长的柱子支撑。其厚跨比约为五百分之一,在人们通常与厚重感联系在一起的材料中,其比例远比蛋壳还要薄。爱德华多·托罗哈(Eduardo Torroja)在没有人能可靠地计算出它是否会倒塌之前就建造了它。相反,他测试了一个模型。

数学家家族

托罗哈于1899年8月27日出生在马德里,成长在一个这种事物习以为常的家庭中。他的父亲爱德华多·托罗哈·卡巴列(Eduardo Torroja Caballé)是一位建筑师兼数学家,曾任瓦伦西亚和马德里的教授,也是皇家数学、物理和自然科学学院的成员。他的三个兄弟都颇有建树:一位是土木工程师兼天文学家,一位是后来担任巴塞罗那大学副校长的矿业工程师,还有一位是管理国家研究机构的物理学博士。

他于1917年进入马德里土木工程学院——该学院于1802年仿照巴黎路桥学校(École des Ponts et Chaussées)建立——并于1923年毕业。1926年,他与卡门·卡瓦尼利亚斯·普罗斯佩(Carmen Cavanillas Prosper)结婚,并加入了由工程师何塞·欧亨尼奥·里韦拉(José Eugenio Ribera)领导的Hidrocivil建筑公司。

在渡槽和桥梁上学习混凝土

他早期的作品是基础设施,而且已经不同寻常。1927年赫雷斯-德拉弗龙特拉附近的坦普尔(Tempul)渡槽使用了薄钢筋混凝土和预应力梁。对于塞维利亚的圣特尔莫(San Telmo)桥,他将桥墩建立在同心双曲面砖壳上。1927年,他被任命为马德里新大学校园技术委员会成员,负责提供三座高架桥、一个电车站、科学、医学和药学院、宿舍、发电厂和医院的结构设计。

随后,在1935年至1936年间,他建造了三座奠定其国际声誉的建筑。

薄壳结构

混凝土薄壳的工作原理类似于蛋壳。如果表面以正确的方式弯曲,施加的载荷就会通过表面本身以其平面内的压缩和拉伸形式传播,而不是弯曲它。弯曲是迫使结构变厚的原因——梁需要深度来抵抗弯曲。将弯曲从问题中移除,材料就可以变得极其轻薄,因为混凝土非常善于承受压缩,几乎不需要体积。全部的艺术在于选择一种能将力保持在表面内的几何形状。

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托罗哈是该领域最伟大的实践者之一。阿尔赫西拉斯市场(1935年)是一个厚9厘米、直径47.62米的球形壳体,由八根周边柱支撑。马德里的雷科莱托斯(Recoletos)回力球场(1936年)通过两个相交的圆柱体形成一个厚8厘米的壳体,覆盖了墙壁之间55米的跨度。扎尔苏埃拉(Zarzuela)赛马场的看台(1935年)是三者中最优雅的:一系列水平双曲面悬挑出12.80米,覆盖在观众上方,并在自由边缘处逐渐变细至5厘米,在受力最小时最薄。这些屋顶没有任何装饰性。每一个都是力所需要的形状。

后期的工作扩展了范围:1940年左右的钢筋混凝土复合桥梁;1941年的马丁·吉尔(Martín Gil)高架桥,其209米的主拱多年来一直保持着世界纪录;1954年蓬德苏埃特(Pont de Suert)教堂的双曲率钢筋砖壳;以及1956年摩洛哥的费达拉(Fedala)水塔,这是一种垂直抛物双曲面,他将预应力锚固件隐藏在结构内部以保持外观平整。

用模型代替数学

托罗哈之所以能建造这些别人无法建造的建筑,其原因在于方法论,这也是关于他最值得借鉴的地方。在20世纪30年代,双曲率壳体的数学计算实际上无法通过手工完成。因此,他在那个十年创立了一家名为“建筑研究”(Investigaciones de la Construcción)的公司,建造十分之一比例的结构模型并加载直至其破坏。

这是以实验代替分析。它让他能够设计出在物理上理解但尚无法写出数学公式的形态,这也是他同时指导的中央建筑材料测试实验室成为欧洲结构模型分析基准的原因。他的著作《结构哲学》(Philosophy of Structures,1958年)以文字形式体现了同样的直觉:从材料和施工方法的角度解释结构实际上是如何表现的,刻意不去求助于数学计算,并包含了一章关于结构美学的章节。该书被翻译成英语、法语、德语、意大利语和日语。他的观点是,每种材料都有其特定的个性,结构应反映设计师的个性;他的工作价值观是功能性、结构真实性和形式简洁性。

研究机构

托罗哈以他建造屋顶的同样精力建立机构。1934年,他共同创立了建筑与施工技术研究所(Instituto Técnico de la Construcción y Edificación),这是西班牙第一个致力于研究、推广和出版建筑研究的私人机构;1935年创立了期刊《混凝土与钢铁》(Hormigón y Acero);1948年创立了《建筑报告》(Informes de la Construcción),该期刊刊登了萨里宁(Saarinen)、奈尔维(Nervi)和勒·柯布西耶(Le Corbusier)的文章。从1939年起,他在马德里的母校教授结构工程,并在1946年后领导了该研究所,该机构后来成为建筑与水泥工程研究所。

他在国际上非常活跃:1945年起担任RILEM主席,1958年继欧仁·弗雷西内(Eugène Freyssinet)之后担任国际预应力联合会主席,在欧洲混凝土委员会(Comité Européen du Béton)中积极工作,并于1959年共同创立了国际壳体结构协会并担任首任主席——其中大部分工作是有意为之,旨在将孤立的西班牙拉回欧洲技术世界。

为什么爱德华多被称为天才

这个词在官方层面被用于称呼他:他自己的研究所将其历史项目命名为《爱德华多·托罗哈:天才的生活、作品与遗产》(Eduardo Torroja: Vida, Obra y Legado de un genio)。其特质是结构直觉,即在进行任何计算之前就能看到力如何通过形式传播,并据此选择形式的能力。阿尔赫西拉斯和扎尔苏埃拉项目并不是对给定问题的聪明解决方案;它们证明了正确的形状使问题几乎消失了。他通常与罗伯特·马亚尔(Robert Maillart)、欧仁·弗雷西内(Eugène Freyssinet)和皮埃尔·路易吉·奈尔维(Pier Luigi Nervi)并列为塑造了二十世纪混凝土的四位工程师之一,与众不同的是,他还创建了传播知识的研究机构、期刊和国际机构。

反面观点也值得陈述。托罗哈的方法坦率地说是经验主义的:他建造了无法计算的壳体,并通过破坏模型来证明它们,这是卓越的工程艺术,但本身并非理论。薄壳设计的分析基础基本上是由他人提供的,一旦计算机使数学计算变得可行,这种神秘感就消退了。他标志性的形式也失去了经济论据——薄壳需要复杂的木模板和大量熟练劳动力,随着世纪后半叶工资上涨,它们被普通建筑排除在外,这就是为什么他的建筑看起来像奇迹却几乎从未被模仿的原因。他最富有成果的制度化岁月,从1939年到去世,都是在佛朗哥时期的西班牙度过的,担任国家职务并获得国家荣誉;他在重新连接西班牙工程与欧洲方面的成就是真实的,但它是从体制内完成的,而非对抗体制。

遗产

托罗哈于1961年6月15日在研究所去世,享年六十一岁,他留给同事的一封告别信表明他预感到了这一时刻。那一年,IASS期刊的封面上写着三个词:爱德华多·托罗哈,创始人。他撰写了超过170篇论文和专著,并获得了苏黎世、图卢兹、布宜诺斯艾利斯、列日和智利天主教大学的荣誉博士学位;托罗哈侯爵的头衔是死后授予的。他领导的研究所现在是爱德华多·托罗哈建筑科学研究所。扎尔苏埃拉的看台仍然以5厘米厚的混凝土悬挑在赛马场上。

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