مطالعه ی عددی اثر ضریب انبساط حرارتی شمع و خاک بر پاسخ مکانیکی شمع انرژی

با توجه به آلودگی های زیست محیطی حاصل از مصرف سوخت های فسیلی، جایگزین کردن انرژی های پاک به جای سوخت های فسیلی به یکی از مهم ترین مسایل در سطح جهان تبدیل شده است. استفاده از شمع های انرژی به منظور تبادل حرارت روسازه ها با زمین از جمله روش های بهره مندی از انرژی پاک است و با توجه به مزیت های این روش، استفاده از آن در سطح جهان در حال افزایش است. به منظور حفظ ایمنی و امکان بهره برداری مناسب از سازه های ساخته شده بر روی شمع های انرژی، لازم است تا اثرات تبادل حرارت بین شمع های انرژی و زمین بر پاسخ مکانیکی شمع و همچنین اثر پارامترهای مختلف بر اندرکنش بین شمع انرژی و خاک به درستی مطالعه شود. در این مقاله ابتدا با استفاده از نرم افزار FLAC ، مدلی سه بعدی با روش حل تفاضل محدود به منظور تحلیل حرارتی - مکانیکی شمع انرژی ایجاد شده و با مقایسه ی نتایج مدل حاضر با نتایج آزمون های صحرایی و عددی سایر محققین، صحت سنجی شده است. با استفاده از مدل عددی حاضر، اثرات تغییر ضریب انبساط حرارتی شمع انرژی و خاک رس بر تنش محوری، اصطکاک در جداره شمع و جابه جایی محوری در طول شمع انرژی تحت بارگذاری حرارتی سرمایشی و گرمایشی متناوب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که تغییرات ضریب انبساط حرارتی مصالح شمع، باعث ایجاد تغییرات قابل توجه بر رفتار شمع انرژی تحت گرمایش و سرمایش می شود؛ در حالی که تغییر ضریب انبساط حرارتی خاک اثرات اندکی بر رفتار مکانیکی شمع انرژی، تنها در زمان بارگذاری حرارتی گرمایشی دارد.