The Algeciras Market hall in the work of Eduardo Torroja

Abstract

This thesis, carried out at the ETH in Zurich, includes a retrospective of the life of Eduardo Torroja and his main projects, in particular the Algeciras Market Hall designed in 1933, by studying the original drawings and calculations, which were handed over by the Torroja Archive in the CEHOPU in Madrid, in January 2012. First, the life and contributions of Torroja to the Civil engineering and architecture practices has been reviewed. A selection of projects has also been provided, and the following projects by Torroja have been reviewed: Tempul aqueduct, Sancti Petri bridge, Frontón Recoletos, Zarzuela Racecourse and Alloz aqueduct. In each of these projects, efforts have been made to highlight the innovative aspects and its contribution to the civil engineering practice. This has been done by reviewing the main publications by Torroja and pictures and technical prospects handed over by the Torroja Archive. Additionally, a brief study on concrete shell structures has been carried out, explaining its history, evolution, advantages and disadvantages as well as the works of the main designers in the field. The Market Hall in Algeciras has been reviewed and summarized. The conception, structure and construction procedure have been described and illustrated with photographs from the Torroja Archive. Details on the restoration projects and graphical images handed over by the Torroja Archive have also been displayed. The original calculations, drawings, technical specifications and pictures of the Market Hall in Algeciras have been studied and analyzed in order to provide a better understanding of the structure and to show how the calculations were carried out. At the same time, the results obtained by Torroja in the original calculations have been compared with those obtained with shell theories used nowadays. Torroja studied the stresses in the shell with a graphical method for membrane state theory. An analytical study has been carried out and the results have been contrasted with each other, giving same orders of magnitude. Further analysis have been carried out regarding wind loading and snow loading with very similar patterns, always considering membrane state of the shell. The local effects that are generated in the junction between the reinforcement ring and the edge of the shell have been studied and modeled with an analogy with the floating beam. Torroja followed the same approach, and the results give very similar results. Further analysis have included a study of the formwork, a brief mention to buckling, the stresses in the shell taking into consideration the skylight, the study of the cylindrical vaults using the funicular polygon, the original method for stressing the ring and a validation of the results with a finite element method, which has been only used to validate the pattern of the stresses and to check the orders of magnitude for the different strains. The study shows that Torroja understood the structure and was able to approximate the behavior of the shell very accurately. Furthermore, it has also been demonstrated that under certain boundary conditions the membrane theory of shells predicts accurately the stresses and strains in the shell. Furthermore, the graphical methods can give a first approximation of the stresses in the shell, and its pattern has been recognized. Apart from these considerations, it is thought that the philosophy and contributions of Torroja to the Spanish and global engineering has been illustrated with enough detail.

Esta tesina, realizada en el ETH de Zurich, incluye una retrospectiva de la vida de Eduardo Torroja y sus principales proyectos, en particular el Mercado de Abastos de Algeciras diseñado en 1933, en el cual se han estudiado los planos y memoria originales. Éstos han sido cedidos por el Archivo Torroja en el CEHOPU en Madrid, en enero de 2012, para la realización de este documento. En primer lugar se ha revisado la vida y contribuciones de Eduardo Torroja a los campos de la ingeniería civil y la arquitectura. Se ha presentado una selección de los principales proyectos de Torroja, donde se han incluido los siguientes proyectos: acueducto de Tempul, puente de Sancti Petri, Frontón Recoletos, Hipódromo de la Zarzuela y acueducto de Alloz. En cada uno de estos proyectos se ha procurado destacar sus aspectos innovadores y su contribución a la práctica de la ingeniería civil. Para su desarrollo se ha utilizado material gráfico de sus principales obras y documentos del Archivo Torroja. Complementariamente, se ha realizado un breve estudio sobre láminas de hormigón, explicando su historia, evolución, ventajas e inconvenientes así como las obras de sus máximos exponentes. El Mercado de Abastos de Algeciras ha sido revisado y situado en contexto. Se ha descrito el proyecto desde su concepción hasta el proceso constructivo, que sufrió diversos cambios durante la realización del proyecto. Se muestran también fotografías originales del Archivo Torroja, así como el proyecto de remodelación llevado a cabo recientemente. Los cálculos originales, planos, especificaciones técnicas y fotos de el Mercado han sido estudiados y analizados con el fin de proporcionar una mejor comprensión de la estructura y para mostrar cómo los cálculos se llevaron a cabo. Al mismo tiempo, los resultados obtenidos por Torroja en los cálculos originales han sido comparados con los obtenidos con las teorías de lámina utilizadas hoy en día. Torroja estudió las tensiones en la cúpula del mercado mediante un método gráfico usado para estado de membrana. Se ha hecho un estudio analítico de las tensiones y las deformaciones y los resultados se han contrastado entre sí, dando mismos órdenes de magnitud. Otros análisis que se han llevado a cabo incluyen carga de viento o nieve, siempre considerando tensiones de membrana. Los efectos locales que se generan en la unión entre el anillo de refuerzo y el borde de la cúpula se han estudiado y modelado con una analogía con la teoría de vigas flotantes. Este estudio lo lleva a cabo también Torroja en sus cálculos originales, dando resultados muy similares en cuanto a momentos flectores, cortantes y desplazamientos. Otros análisis llevados a cabo incluyen el encofrado, consideraciones sobre el pandeo, un estudio de las tensiones en la cúpula teniendo en cuenta la claraboya, un estudio de las bóvedas cilíndricas mediante el método gráfico original, un estudio del método de tensado del anillo perimetral y una validación de los resultados con un modelo de elementos finitos, que se ha utilizado únicamente para comprobar los patrones de comportamiento y los órdenes de magnitud. Tras el estudio llevado a cabo se puede concluir que Torroja entendió cómo trabajaba la estructura y fue capaz de aproximar el comportamiento de la cúpula con la suficiente precisión. Además, también se ha demostrado que, bajo ciertas condiciones de contorno, la teoría de la membrana predice con exactitud las tensiones y deformaciones en las láminas esféricas. Se muestra también que los métodos gráficos pueden ser lo suficientemente precisos para dar una primera aproximación de los valores de tensiones Aparte de estas valoraciones, se considera que se ha conseguido ilustrar la filosofía y contribuciones de Torroja a la ingeniería española y mundial con suficiente detalle.