بررسي رفتار ترمومكانيكي يك شمع حرارتي در خاك ماسه اي اشباع

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

با رشدجمعيت و ضرورت كاهش گرمايش زمين و آلودگي هوا، استفاده از انرژي هاي تجدديدپذير به ويژه انرژي زمين گرمايي افزايش يافته است. يكي از كاربردهاي اين انرژي، بهره گيري در سازه هاي ژئوتكنيكي مانند شمع هاي حرارتي است كه علاوه بر عملكرد سازه اي، وظيفه انتقال حرارت را نيز بر عهده دارند.رفتار ترمومكانيكي اين شمع ها نسبت به شمع هاي معمولي پيچيده تر بوده و تحت تأثير عواملي مانند تغييرات دما، بارگذاري مكانيكي و نوع خاك قرار دارد. در اين پژوهش، با استفاده از مدلسازي عددي دوبعدي متقارن محوري در نرم افزار Abaqus/CAE2021، رفتار يك شمع حرارتي در خاك ماسه اي اشباع بررسي شد. فرآيند تحليل شامل سه مرحله ي گرمايش تا℃ 36 طي 12 روز، سرمايش تا℃ 17.5 طي 16 روز و اعمال بار مكانيكيkN 1300 به سر شمع بود. در هر مرحله، تغييرات تنش، كرنش وجابه جايي در راستاي عمق و در سه ناحيه شمع، سطح تماس شمع-خاك واطراف خاك ارزيابي شدند. همچنين تأثير ابعاد هندسي شمع از طريق تغيير شعاع(0.25 و 1 متر)وعمق (7.5 و 20 متر)نسبت به شمع مرجع (0.5 ×15 متر) بررسي گرديد. نتايج نشان دادند با افزايش دما، تنش فشاري و انبساط افزايش و نشست كاهش مي يابد؛ در حالي كه با كاهش دما، انقبا ض و نشست افزايش و تنش كاهش مي يابد. بارگذاري مكانيكي موجب افزايش تنش، نشست و جابه جايي در هر دو حالت گرمايش و سرمايش شد. همچنين با افزايش شعاع شمع، انتقال حرارت، تنش وجابه جايي بيشتر و انبساط كمتر شد. در مقابل، افزايش عمق شمع موجب كاهش انتقال حرارت و افزايش انبساط در شمع و انقباض در خاك اطراف شد.به طور كلي، دما، بار مكانيكي و ابعاد هندسي شمع اثر چشمگيري بر رفتار ترمومكانيكي آن دارند.

235470

ژئوتكنيك

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان