مطالعه‌ي‌ عددي اثر ضريب انبساط حرارتي شمع و خاك بر پاسخ‌ مكانيكي شمع ‌انرژي

با توجه به آلودگي‌هاي زيست محيطي حاصل از مصرف سوخت‌هاي فسيلي، جايگزين كردن انرژي‌هاي پاك به جاي سوخت‌هاي فسيلي به يكي از مهم‌ترين مسائل در سطح جهان تبديل شده است. استفاده از شمع‌هاي انرژي به منظور تبادل حرارت روسازه‌ها با زمين از جمله روش‌هاي بهره‌مندي از انرژي پاك است و با توجه به مزيت‌هاي اين روش، استفاده از آن در سطح جهان در حال افزايش است. به منظور حفظ ايمني و امكان بهره‌برداري مناسب از سازه‌هاي ساخته ‌شده بر روي شمع‌هاي انرژي، لازم است تا اثرات تبادل حرارت بين شمع‌هاي انرژي و زمين بر پاسخ مكانيكي شمع و همچنين اثر پارامترهاي مختلف بر اندركنش بين شمع انرژي و خاك به درستي مطالعه شود. در اين مقاله ابتدا با استفاده از نرم‌افزار FLAC، مدلي سه بعدي با روش حل تفاضل محدود به منظور تحليل حرارتي – مكانيكي شمع انرژي ايجاد شده و با مقايسه‌ي نتايج مدل حاضر با نتايج آزمون‌هاي صحرايي و عددي ساير محققين، صحت‌سنجي شده است. با استفاده از مدل عددي حاضر، اثرات تغيير ضريب انبساط حرارتي شمع انرژي و خاك رس بر تنش محوري، اصطكاك در جداره شمع و جابه‌جايي محوري در طول شمع انرژي تحت بارگذاري حرارتي سرمايشي و گرمايشي متناوب مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهند كه تغييرات ضريب انبساط حرارتي مصالح شمع، باعث ايجاد تغييرات قابل توجه بر رفتار شمع انرژي تحت گرمايش و سرمايش مي‌شود؛ در حالي كه تغيير ضريب انبساط حرارتي خاك اثرات اندكي بر رفتار مكانيكي شمع انرژي، تنها در زمان بارگذاري حرارتي گرمايشي دارد.