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

شمع انرژی نوعی از فونداسیون است که به طور همزمان دو هدف انتقال بار سازه و تبدیل انرژی را تامین می نماید. این سیستم علاوه بر اینکه بار سازه ای ساختمان را به لایه-های زیرین منتقل می کند، 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 نرم افزار Comsol صورت گرفته است. هدف اصلی از این مطالعه بررسی پاسخ شمع زمین گرمایی در خاک های دارای لایه بندی و مقایسه آن با شمع زمین گرمایی اجراشده در خاک همگن می باشد. این مساله با درنظر گرفتن لایه های خاک مختلف که روی سنگ بستر قرار دارند، صورت پذیرفته است و نتایج حاصل از آن با نتایج داده های تجربی شمع زمین گرمایی قرارگرفته در خاک دارای لایه بندی مقایسه شده است. نتایج نشان داد که خصوصیات خاک ها و محل قرارگیری لایه های 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 می گیرد