Un Xbloc es un bloque de hormigón disipador de olas (o "unidad de armadura") diseñado para proteger las costas, los muros de los puertos, los diques marinos , los rompeolas y otras estructuras costeras del impacto directo de las olas entrantes . El modelo Xbloc fue diseñado y desarrollado en 2001 por la firma holandesa Delta Marine Consultants, ahora llamada BAM Infraconsult, una subsidiaria del Royal BAM Group . Xbloc ha sido objeto de amplias investigaciones por parte de varias universidades. [1]
Las unidades de armadura de hormigón se aplican generalmente en rompeolas y protecciones costeras. Las unidades se colocan en una sola capa como capa exterior de la estructura costera. Esta capa se denomina capa de armadura. Su función es doble: (1) proteger el material más fino que se encuentra debajo de ella contra la acción intensa de las olas; (2) disipar la energía de las olas para reducir la acumulación de olas, el desbordamiento y la reflexión. Estas funciones requieren una armadura pesada, pero porosa.
Los factores comunes para aplicar unidades de armadura de hormigón de una sola capa son:
Además, en comparación con las antiguas unidades de blindaje de hormigón, como por ejemplo los tetrápodos , que normalmente se colocan en doble capa para proteger las rocas, las modernas unidades de blindaje de una sola capa (como Xbloc y Accropode ) requieren mucho menos hormigón. Por lo tanto, se requiere menos material de construcción (cemento, grava), [2] lo que reduce los costes y también la huella de carbono de las obras de protección costera. [3]
Al igual que Xbloc, la mayoría de estos bloques son desarrollos comerciales y están patentados [4] [5] , por lo que los Xblocs no son producidos por el titular de la patente, sino que son fabricados e instalados por un contratista que a cambio paga un canon por la licencia. Este acuerdo implica ciertas actividades de soporte técnico para asegurar la correcta aplicación del sistema de protección. La patente expira en 2023, pero aunque después de esa fecha cualquiera puede fabricar un bloque con esta forma, no se le permite llamarlo Xbloc, porque el nombre es una marca protegida.
La unidad de armadura Xbloc obtiene su estabilidad hidráulica de su propio peso y de su interconexión con las unidades circundantes. Debido a la capa de armadura altamente porosa (porosidad de capa de casi el 60%) construida con unidades Xbloc, la energía de las olas entrantes será absorbida en gran medida. Por lo tanto, la capa de armadura Xbloc puede proteger la roca en la capa inferior de la erosión causada por las olas. Además de las fórmulas empíricas derivadas de pruebas de modelos físicos, MEDUS ha investigado, entre otros, la interacción entre los elementos del rompeolas (sumergidos o emergidos) y las olas, así como la filtración del fluido en el rompeolas poroso, basándose en ecuaciones RANS acopladas a un modelo de turbulencia RNG . [6]
Los Xblocs se aplican típicamente en una pendiente de armadura entre 3V:4H y 2V:3H. A diferencia de la roca natural, la estabilidad hidráulica no aumenta en pendientes de pendiente más superficiales, porque, en esa situación, el efecto de enclavamiento se reduce. Los tamaños estándar de Xbloc varían entre 0,75 m 3 (altura de ola significativa hasta H s = 3,35 m) y 20 m 3 (H s = 10,0 m). Se observa que la relación dada entre la altura de ola de diseño y el tamaño del volumen es válida solo para la etapa de concepto. Otros parámetros como la pendiente de la zona de la costa, la configuración de la cresta , el equipo de construcción, etc. pueden tener un efecto importante en el tamaño de unidad recomendado. [7] Para el diseño detallado, en particular para situaciones no estándar, las pruebas de modelos físicos son esenciales y normalmente se llevan a cabo para confirmar la estabilidad general y el rendimiento funcional de un rompeolas (superación de olas y/o penetración de olas).
El efecto del entrelazado es evidente cuando se compara un revestimiento de roca con una unidad moderna de una sola capa para condiciones de contorno promedio, teniendo en cuenta la menor densidad específica del hormigón en comparación con la mayoría de las rocas naturales que se utilizan habitualmente en la construcción de rompeolas. Suponiendo que la roca natural se colocara con una inclinación de pendiente idéntica, el peso de cada roca tendría que ser tres veces mayor, en comparación con las unidades Xbloc. La roca generalmente se coloca en una doble capa, por lo que el volumen de material de armadura que se debe extraer, almacenar, manipular, transportar e instalar puede ser enorme para un rompeolas más grande expuesto a una acción significativa de las olas. Debido al efecto de entrelazado, el peso, y por lo tanto el volumen, de las unidades de armadura de una sola capa es considerablemente menor en comparación con una armadura que consiste completamente en roca. Además, las unidades normalmente se fabrican cerca o en el sitio del proyecto, por lo que los problemas de transporte son menos críticos.
El Xbloc está compuesto de hormigón no reforzado, similar a otras unidades de blindaje de una sola capa. El hormigón ordinario C25/30 normalmente es apropiado para la producción de unidades de blindaje Xbloc. Sin embargo, a menudo se aplica hormigón de mayor resistencia por otras razones, por ejemplo, resistencia temprana para un desmoldeo más rápido, cargas de hielo, etc. Al omitir el refuerzo, se reducen el tiempo y los costes y las unidades de blindaje son menos vulnerables a los daños por corrosión a largo plazo. La forma óptima de una unidad de blindaje de una sola capa combina la robustez de un cuerpo de hormigón compacto con la esbeltez necesaria para el enclavamiento. La integridad estructural normalmente se confirma mediante cálculos de elementos finitos (FEM) y pruebas de caída de prototipos.
Aunque se pueden utilizar tanto moldes de madera como de acero para construir el encofrado Xbloc , se prefieren los moldes de acero, ya que se pueden utilizar repetidamente para producir grandes cantidades de unidades de armadura. Se utilizan varios diseños de moldes, que constan de 2 secciones. Los moldes se ensamblan vertical u horizontalmente. El vertido y la compactación del hormigón se realizan simultáneamente. Un diseño de encofrado adecuado facilita el desmoldeo en una etapa temprana y evita en gran medida la formación de panales, burbujas en la superficie y daños por impacto.
Gracias a la forma del bloque Xbloc, se pueden utilizar encofrados relativamente sencillos, compuestos por un número limitado de placas de acero diferentes. Como un bloque Xbloc puede pesar hasta 45 toneladas, la construcción se realiza lo más cerca posible del área de aplicación. [8]
A diferencia de la colocación de otros bloques de hormigón entrelazados, la unidad Xbloc no requiere especificaciones estrictas sobre la orientación de cada unidad en un talud de rompeolas. Debido a la forma del Xbloc, cada uno de los 6 lados de la unidad se entrelaza de manera eficiente. Por lo tanto, los bloques encuentran fácilmente una posición que utiliza completamente el mecanismo de entrelazado. Esto aumenta la eficiencia de la colocación de unidades de blindaje en un talud. [9] Debido a la estructura aleatoria y la alta porosidad de un rompeolas Xbloc, se crea un hábitat de arrecife artificial para la fauna y la flora marinas.
DMC llegó al mercado en 2018 con el XblocPlus. No se trata simplemente de una versión mejorada del Xbloc, sino de un bloque que funciona de manera diferente y tiene sus propias ventajas y desventajas. El XblocPlus debe colocarse con regularidad y tiene características que se encuentran en bloques colocados como columnas basálticas naturales o bloques colocados de hormigón como Basalton. [10] DMC vio oportunidades para este bloque en la mejora de Afsluitdijk que comenzó en 2018. Aquí, este bloque se utiliza en la zona de impacto de las olas. El bloque en este uso se llama 'Levvel-block', en honor a la empresa conjunta que mejora Afsluitdijk. El Basalton Quattroblok se coloca en la zona de acumulación de olas en Afsluitdijk. El XblocPlus también se utiliza en el canal Vistula Spit en Polonia. [11]