เอ็กซ์บล็อก

Xbloc คือบล็อกคอนกรีตลดแรงกระแทกของคลื่น(หรือ "หน่วยเกราะ") ที่ออกแบบมาเพื่อปกป้องชายฝั่ง กำแพงท่าเรือกำแพงกันคลื่น เขื่อนกันคลื่นและโครงสร้างชายฝั่ง อื่นๆ จากแรงกระแทกโดยตรงของคลื่น ที่เข้ามา แบบจำลอง Xbloc ได้รับการออกแบบและพัฒนาในปี 2544 โดยบริษัทDelta Marine Consultants ของเนเธอร์แลนด์ ซึ่งปัจจุบันเรียกว่า BAM Infraconsult ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของRoyal BAM Group Xbloc ได้รับการวิจัยอย่างกว้างขวางจากมหาวิทยาลัยหลายแห่ง^[¹^]

ข้อดีเมื่อเทียบกับระบบอื่นๆ

โดยทั่วไปแล้วหน่วยเกราะคอนกรีตจะถูกนำมาใช้ในเขื่อนกันคลื่นและโครงสร้างป้องกันชายฝั่ง หน่วยเหล่านี้จะถูกวางเป็นชั้นเดียวเป็นชั้นนอกสุดของโครงสร้างชายฝั่ง ชั้นนี้เรียกว่าชั้นเกราะ หน้าที่ของมันมีสองประการคือ (1) เพื่อปกป้องวัสดุที่ละเอียดกว่าด้านล่างจากการกระทำของคลื่นที่รุนแรง (2) เพื่อกระจายพลังงานของคลื่นเพื่อลดการขึ้นฝั่ง การไหลล้น และการสะท้อนของคลื่น หน้าที่เหล่านี้ต้องการเกราะที่มีน้ำหนักมากแต่มีรูพรุน

ปัจจัยทั่วไปในการติดตั้งเกราะคอนกรีตชั้นเดียว ได้แก่:

หินธรรมชาติที่มีขนาดหรือคุณภาพตามที่ต้องการไม่สามารถทนต่อแรงคลื่นหรือกระแสน้ำตามการออกแบบได้
ผลผลิตจากเหมืองหินไม่เพียงพอต่อความต้องการวัตถุดิบ
เหมืองหินที่มีอยู่ตั้งอยู่ห่างจากสถานที่ตั้งโครงการในระยะทางที่ไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ
เส้นทางคมนาคมมีข้อจำกัดด้านน้ำหนักบรรทุก (เช่น สะพาน) และมีปัญหาคอขวดอื่นๆ สภาพถนนไม่ดี หรือติดขัด

ในขณะที่หน่วยเกราะคอนกรีตแบบเก่า เช่นtetrapodsมักจะวางเรียงเป็นสองชั้น หน่วยเกราะแบบชั้นเดียวที่ทันสมัย (เช่น Xbloc และAccropode ) ต้องการคอนกรีตน้อยลงอย่างมาก^{[ 2 ]}ซึ่งช่วยลดต้นทุนและ รอย เท้าคาร์บอน^{[ 3 ]}

สิทธิบัตรของ Xbloc หมดอายุในปี 2023 แต่ชื่อนี้ยังคงได้รับการคุ้มครองโดยลิขสิทธิ์ ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถสร้างบล็อกที่มีลักษณะคล้าย Xbloc ได้ แต่คุณไม่ได้รับอนุญาตให้เรียกมันว่า “Xbloc”

กลไกการรักษาเสถียรภาพทางไฮดรอลิกและการเชื่อมต่อ

หน่วยเกราะ Xbloc ได้รับความเสถียรทางไฮดรอลิกจากน้ำหนักของตัวเองและจากการประสานกับหน่วยโดยรอบ เนื่องจากชั้นเกราะที่มีรูพรุนสูง (ความพรุนของชั้นเกือบ 60%) ที่สร้างด้วยหน่วย Xbloc พลังงานของคลื่นที่เข้ามาจึงถูกดูดซับไว้เป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นชั้นเกราะ Xbloc จึงสามารถปกป้องหินในชั้นล่างจากการกัดเซาะเนื่องจากคลื่นได้ นอกจากสูตรเชิงประจักษ์ที่ได้มาจากการทดสอบแบบจำลองทางกายภาพแล้ว ปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบของเขื่อนกันคลื่น (ที่จมอยู่ใต้น้ำหรือโผล่พ้นน้ำ) และคลื่น รวมถึงการกรองของของเหลวเข้าไปในเขื่อนกันคลื่นที่มีรูพรุน ได้รับการตรวจสอบโดย MEDUS ซึ่งอิงตามสมการ RANSที่เชื่อมโยงกับแบบจำลองความปั่นป่วนRNG ^{[ 4 ]}

โดยทั่วไป Xblocs จะถูกนำไปใช้กับความลาดชันของแนวป้องกันคลื่นที่มีอัตราส่วนระหว่าง 3V:4H และ 2V:3H ต่างจากหินธรรมชาติ ความเสถียรทางไฮดรอลิกจะไม่เพิ่มขึ้นที่ความลาดชันที่ตื้นกว่า เนื่องจากในสถานการณ์นั้น ผลของการเชื่อมต่อกันจะลดลง ขนาดมาตรฐานของ Xbloc จะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.75 ลูกบาศก์^เมตร (ความสูงคลื่นที่มีนัยสำคัญถึง H _s = 3.35 เมตร) ถึง 20 ลูกบาศก์เมตร⁽ H _s = 10.0 เมตร) โปรดทราบว่าความสัมพันธ์ระหว่างความสูงคลื่นที่ออกแบบและขนาดปริมาตรที่กำหนดนั้นใช้ได้เฉพาะในขั้นตอนแนวคิดเท่านั้น พารามิเตอร์อื่นๆ เช่น ความลาดชันของชายฝั่ง รูปทรง ของสันเขื่อนอุปกรณ์ก่อสร้าง ฯลฯ อาจมีผลกระทบสำคัญต่อขนาดหน่วยที่แนะนำ^{[ 5 ]}สำหรับการออกแบบโดยละเอียด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่ไม่เป็นมาตรฐาน การทดสอบแบบจำลองทางกายภาพเป็นสิ่งจำเป็นและโดยปกติจะดำเนินการเพื่อยืนยันความเสถียรโดยรวมและประสิทธิภาพการทำงานของเขื่อนกันคลื่น (การไหลล้นของคลื่นและ/หรือการทะลุผ่านของคลื่น)

ผลของการเชื่อมต่อกันนั้นเห็นได้ชัดเจนเมื่อเปรียบเทียบกำแพงหินกันคลื่นกับหน่วยชั้นเดียวสมัยใหม่สำหรับเงื่อนไขขอบเขตโดยเฉลี่ย ในขณะที่คำนึงถึงความหนาแน่นจำเพาะ ที่ต่ำกว่า ของคอนกรีตเมื่อเทียบกับหินธรรมชาติส่วนใหญ่ที่ใช้กันทั่วไปในการก่อสร้างเขื่อนกันคลื่น สมมติว่าหินธรรมชาติถูกวางที่ความลาดชันเท่ากัน น้ำหนักของหินแต่ละก้อนจะต้องสูงกว่าหน่วย Xbloc ถึงสามเท่า โดยทั่วไปแล้วหินจะถูกวางเป็นสองชั้น ดังนั้นปริมาณวัสดุป้องกันที่ต้องขุด จัดเก็บ จัดการ ขนส่ง และติดตั้งอาจมีขนาดใหญ่มากสำหรับเขื่อนกันคลื่นขนาดใหญ่ที่ต้องเผชิญกับคลื่นขนาดใหญ่ เนื่องจากผลของการเชื่อมต่อกัน น้ำหนักและปริมาตรของหน่วยป้องกันชั้นเดียวจึงน้อยกว่าอย่างมากเมื่อเทียบกับการป้องกันที่ประกอบด้วยหินทั้งหมด นอกจากนี้ หน่วยต่างๆ มักจะถูกผลิตใกล้หรือที่สถานที่ก่อสร้าง ดังนั้นปัญหาการขนส่งจึงมีความสำคัญน้อยลง

การผลิตหน่วยยานเกราะ

Xbloc ประกอบด้วยคอนกรีตที่ไม่เสริมเหล็ก คล้ายกับหน่วยเกราะชั้นเดียวอื่นๆ คอนกรีตธรรมดา C25/30 มักเหมาะสมสำหรับการผลิตหน่วยเกราะ Xbloc อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่ใช้คอนกรีตที่มีความแข็งแรงสูงกว่าด้วยเหตุผลอื่นๆ เช่น ความแข็งแรงในช่วงแรกเพื่อการถอดแบบที่เร็วขึ้น การรับน้ำหนักของน้ำแข็ง เป็นต้น การไม่เสริมเหล็กช่วยลดเวลาและต้นทุน และทำให้หน่วยเกราะมีความเสี่ยงต่อความเสียหายจากการกัดกร่อนในระยะยาวน้อยลง รูปทรงที่เหมาะสมที่สุดของหน่วยเกราะชั้นเดียวเป็นการผสมผสานความแข็งแรงของตัวคอนกรีตที่แน่นหนาเข้ากับความบางที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อกัน ความสมบูรณ์ของโครงสร้างมักได้รับการยืนยันโดยการคำนวณด้วยวิธีไฟไนต์เอเลเมนต์ (FEM) และการทดสอบการตกกระแทกของต้นแบบ

แม้ว่าทั้งแม่พิมพ์ ไม้และเหล็ก สามารถใช้ในการสร้างแบบหล่อ Xbloc ได้ แต่แม่พิมพ์เหล็กเป็นที่นิยมมากกว่า เนื่องจากสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้หลายครั้งเพื่อผลิตชิ้นส่วนเกราะจำนวนมาก แม่พิมพ์มีหลายแบบ โดยแต่ละแบบประกอบด้วย 2 ส่วน แม่พิมพ์จะถูกประกอบในแนวตั้งหรือแนวนอน การเทและการอัดแน่นคอนกรีตจะทำไปพร้อมกัน การออกแบบแบบหล่อที่เหมาะสมจะช่วยให้สามารถถอดแบบหล่อได้ในระยะเริ่มต้น และป้องกันการเกิดรูพรุน ฟองอากาศบนพื้นผิว และความเสียหายจากการกระแทกได้อย่างมาก

เนื่องจากรูปทรงของหน่วย Xbloc จึงสามารถใช้แบบหล่อที่ค่อนข้างเรียบง่ายซึ่งทำจากแผ่นเหล็กที่แตกต่างกันจำนวนจำกัด เนื่องจากหน่วย Xbloc แต่ละหน่วยอาจมีน้ำหนักมากถึง 45 ตัน การก่อสร้างจึงทำใกล้กับพื้นที่ใช้งานมากที่สุด^{[ 6 ]}

การจัดวาง

เมื่อเปรียบเทียบกับการวางบล็อกคอนกรีตประสานแบบอื่น หน่วย Xbloc ไม่จำเป็นต้องมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับการวางแนวของแต่ละหน่วยบนลาดเขื่อนกันคลื่น เนื่องจากรูปทรงของ Xbloc แต่ละด้านทั้ง 6 ด้านของหน่วยจะประสานกันอย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น บล็อกจึงสามารถหาตำแหน่งที่ใช้กลไกการประสานกันได้อย่างเต็มที่ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการวางหน่วยป้องกันบนลาด ^{[ 7 ]} เนื่องจากโครงสร้างแบบสุ่มและความพรุนสูงของเขื่อนกันคลื่น Xbloc ทำให้เกิดแหล่งที่อยู่ อาศัยของแนวปะการังเทียมสำหรับสัตว์และพืชทะเล