بررسی اثرات بارگذاری حرارتی بر روی شمع زمین گرمایی در خاک های لایه‌بندی شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیارگروه مهندسی عمران - دانشکده فنی و مهندسی- دانشگاه صنعتی قم.

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد عمران، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران

چکیده

شمع انرژی نوعی از فونداسیون است که به طور همزمان دو هدف انتقال بار سازه و تبدیل انرژی را تامین می‌نماید. این سیستم علاوه بر اینکه بار سازه‌ای ساختمان را به لایه-های زیرین منتقل می‌کند، به عنوان یک مبدل حرارتی نیز عمل می نماید. در مقاله حاضر برای بررسی اثر خاک و شمع زمین گرمایی بر یکدیگر، مدلسازی عددی به روش المان محدود با استفاده از نرم‌افزار Comsol صورت گرفته است. هدف اصلی از این مطالعه بررسی پاسخ شمع زمین گرمایی در خاک‌های دارای لایه‌بندی و مقایسه آن با شمع زمین گرمایی اجراشده در خاک همگن می‌باشد. این مساله با درنظر گرفتن لایه‌های خاک مختلف که روی سنگ بستر قرار دارند، صورت پذیرفته است و نتایج حاصل از آن با نتایج داده‌های تجربی شمع زمین گرمایی قرارگرفته در خاک دارای لایه‌بندی مقایسه شده است. نتایج نشان داد که خصوصیات خاک‌ها و محل قرارگیری لایه‌های سست و متراکم در عمق خاک، تاثیر بسزایی در نوع رفتار شمع دارد، به طوریکه تغییرشکلها و تنشهای بدست آمده از تحلیلهای عددی با مقدار مدول الاستیسیته و به عبارت دیگر با سختی خاک دربردارنده شمع تناسب داشته است. به عنوان نمونه، مشخص گردید که مقدار کرنش بدست آمده از تحلیلهای عددی شمع قرارگرفته در خاک چند لایه، بین مقادیر کرنشهای شمع در حالتی که خاک همگن صرفا سست یا متراکم باشد، قرار می‌گیرد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Evaluation Effect of Thermal Load on Geothermal Pile in Layered Soil

نویسندگان [English]

  • masoud amelsakhi 1
  • Fateme Sheshpari 2
1 Assistant professor, Faculty of engineering.Qom University of Technology
2 Graduated Student in Civil Engineering, Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Qom University of Technology, Qom, Iran
چکیده [English]

Energy pile is dual purpose foundation that transfers structural loads and also transforms energy. They act as heat exchanger in addition to transferring loads to underneath earth layers. The change in temperature along energy piles, resulting from their employment in heat exchange operations, causes axial displacements, thermally induced axial stresses and changes in mobilized shaft resistance which may have possible effects on their behavior. To investigate the effects of soils on energy pile, in present study a two dimensional (2D), axisymmetric numerical model for the energy piles has been created using finite element method base on the field test. The main purpose of this study is investigating energy pile response in various soils. This was performed by considering some different hypothetical layers with the bedrock under them and their results which included displacement, strain and stresses induced by thermal load compared with four layered soil experimental data. The results showed that soil properties have important effect on the response of energy pile. Also temperature affects pile reactions. e results showed that soil properties have important effect on the response of energy pile. Also temperature affects pile reactions. Obtained results show that displacements, stresses and strains in layered soils are between the displacements, stresses and strains obtained in homogeneous soil layers. The results show that the soil stiffness increases, the strains decreases

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geothermal Pile
  • Finite Element
  • Comsol
  • renewable energy
  • pile response