پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 399 |
| تعداد مقالات | 5,389 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,287,993 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,882,740 |
مطالعه‌ی عددی اثر ضریب انبساط حرارتی شمع و خاک بر پاسخ مکانیکی شمع انرژی | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| مقاله 3، دوره 55، شماره 2، اردیبهشت 1402، صفحه 279-300 اصل مقاله (2.13 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2022.21718.7807 | ||
| نویسندگان | ||
| محمدرضا صادق زاده؛ محمدمهدی احمدی* | ||
| دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| با توجه به آلودگی‌های زیست محیطی حاصل از مصرف سوخت‌های فسیلی، جایگزین کردن انرژی‌های پاک به جای سوخت‌های فسیلی به یکی از مهم‌ترین مسائل در سطح جهان تبدیل شده است. استفاده از شمع‌های انرژی به منظور تبادل حرارت روسازه‌ها با زمین از جمله روش‌های بهره‌مندی از انرژی پاک است و با توجه به مزیت‌های این روش، استفاده از آن در سطح جهان در حال افزایش است. به منظور حفظ ایمنی و امکان بهره‌برداری مناسب از سازه‌های ساخته شده بر روی شمع‌های انرژی، لازم است تا اثرات تبادل حرارت بین شمع‌های 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 نرم‌افزار FLAC، مدلی سه بعدی با روش حل تفاضل محدود به منظور تحلیل حرارتی – مکانیکی شمع انرژی ایجاد شده و با مقایسه‌ی نتایج مدل حاضر با نتایج آزمون‌های صحرایی و عددی سایر محققین، صحت‌سنجی 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 جابه‌جایی محوری در طول شمع انرژی تحت بارگذاری حرارتی سرمایشی و گرمایشی متناوب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که تغییرات ضریب انبساط حرارتی مصالح شمع، باعث ایجاد تغییرات قابل توجه بر رفتار شمع انرژی تحت گرمایش و سرمایش می‌شود؛ در حالی که تغییر ضریب انبساط حرارتی خاک اثرات اندکی بر رفتار مکانیکی شمع انرژی، تنها در زمان بارگذاری حرارتی گرمایشی دارد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| شمع انرژی؛ ضریب انبساط حرارتی؛ بارگذاری حرارتی متناوب؛ مدل‌سازی تفاضل محدود؛ خاک رس اشباع | ||
| موضوعات | ||
| پی های عمیق و ریز شمع ها؛ روش های عددی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical investigation of the effects of thermal expansion coefficient of pile and soil on the mechanical response of energy pile | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohammad Reza Sadeghzadeh؛ Mohammad Mehdi Ahmadi | ||
| Civil Engineering Faculty, Sharif university of technology, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Considering the environmental pollution resulting from the consumption of fossil fuels, replacing clean energy with fossil fuels has become one of the most critical issues in the world. In order to exchange the heat between superstructures and the ground, the use of energy piles can be considered as an approach to take advantage of clean energy. In order to maintain the safety and serviceability of structures built on energy piles, it is necessary to properly study the effects of heat exchange between energy piles and the ground on the mechanical response of energy piles and the influence of various parameters on the interaction between piles and the soil. In this paper, a 3D finite difference model was initially created using FLAC software for the thermo - mechanical analysis of energy piles, and it was validated by comparing the results of the present model with those of field tests and numerical models performed by other researchers. Using the present numerical model, the effects of changing the thermal expansion coefficient of the energy pile and clayey soil on axial stress, shaft friction, and axial displacement along the energy pile under cyclic thermal loading have been investigated. The results indicate that changing the thermal expansion coefficient of pile materials causes significant changes in the behavior of energy piles under heating and cooling conditions; however, changing the thermal expansion coefficient of the soil has little effect on the mechanical behavior of the energy pile during heating thermal loading. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Energy pile, Thermal expansion coefficient, Cyclic thermal loading, Finite difference modeling, Saturated clay | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] L. Laloui, M. Nuth, L. Vulliet, Experimental and numerical investigations of the behaviour of a heat exchanger pile, International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 30(8) (2006) 763-781. [2] L. Laloui, A.F. Rotta Loria, Analysis and design of energy geostructures: theoretical essentials and practical application, Academic Press, an imprint of Elsevier, London, United Kingdom ; San Diego, CA, 2020. [3] Y. Yuan, X. Cao, L. Sun, B. Lei, N. Yu, Ground source heat pump system: A review of simulation in China, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(9) (2012) 6814-6822. [4] W. Zhong-jin, Z. Ri-hong, F. Peng-fei, W. Wen-jun, W. Heng-yu, Analysis of an energy pile enduring cyclic temperature loads, Geotechnical Research, 6(3) (2019) 227-233. [5] A.D. Donna, M. Barla, T. Amis, Energy Geostructures: Analysis from research and systems installed around the World, in: DFI 42nd Annual Conference on Deep Foundations, 2017. [6] L. Laloui, A. Di Donna, Energy Geostructures: Innovation in Underground Engineering, Wiley, 2013. [7] P.J. Bourne-Webb, B. Amatya, K. Soga, T. Amis, C. Davidson, P. Payne, Energy pile test at Lambeth College, London: geotechnical and thermodynamic aspects of pile response to heat cycles, Géotechnique, 59(3) (2009) 237-248. [8] G. Jiang, C. Lin, D. Shao, M. Huang, H. Lu, G. Chen, C. Zong, Thermo-mechanical behavior of driven energy piles from full-scale load tests, Energy and Buildings, 233 (2021) 110668. [9] Z. Chen, Y. Sun, H. Xiao, Q. Ma, L. Zhang, In-situ thermomechanical response test of an energy pile under temperature loading, Arabian Journal for Science and Engineering, 46(11) (2021) 10355-10364. [10] D. Salciarini, F. Ronchi, C. Tamagnini, Thermo-hydro-mechanical response of a large piled raft equipped with energy piles: a parametric study, Acta Geotechnica, 12(4) (2017) 703-728. [11] C. Sung, S. Park, S. Lee, K. Oh, H. Choi, Thermo-mechanical behavior of cast-in-place energy piles, Energy, 161 (2018) 920-938. [12] W. Yang, L. Zhang, H. Zhang, F. Wang, X. Li, Numerical investigations of the effects of different factors on the displacement of energy pile under the thermo-mechanical loads, Case Studies in Thermal Engineering, 21 (2020) 100711. [13] B. Asadi, M.A. Kiani Fordoei, M. Oliaei, Numerical Investigation of Temperature Effect on Interface Strength in Energy Piles, Sharif Journal of Civil Engineering, 37.2(2.2) (2021) 25-33, (in Persian). [14] D. Wu, H. Liu, G. Kong, C. Li, Thermo-mechanical behavior of energy pile under different climatic conditions, Acta Geotechnica, 14(5) (2019) 1495-1508. [15] A. Rotta Loria, A. Gunawan, S. Chao, L. Laloui, C.W.W. Ng, Numerical modelling of energy piles in saturated sand subjected to thermo-mechanical loads, Geomechanics for Energy and the Environment, 1 (2015) 1-15. [16] N.V. Tri, W. Nanwangzi, G. Yixiang, P. Jean-Michel, T.A. Minh, Long-term thermo-mechanical behaviour of energy piles in clay, Environmental Geotechnics, 7(4) (2020) 237-248. [17] W. Yang, L. Ju, L. Zhang, F. Wang, Experimental investigations of the thermo-mechanical behaviour of an energy pile with groundwater seepage, Sustainable Cities and Society, 77 (2022) 103588. [18] B.L. Amatya, K. Soga, P.J. Bourne-Webb, T. Amis, L. Laloui, Thermo-mechanical behaviour of energy piles, Géotechnique, 62(6) (2012) 503-519. [19] T. Amis, P. Bourne-Webb, C. Davidson, B. Amatya, K. Soga, The effects of heating and cooling energy piles under working load at Lambeth College, UK, in: 33rd Annual and 11th Intl. Conf. of the Deep Foundations Institute, New York, 2008. [20] C. Han, X. Yu, Analyses of the thermo-hydro-mechanical responses of energy pile subjected to non-isothermal heat exchange condition, Renewable Energy, 157 (2020) 150-163. [21] T. Razmkhah, F. Jafarzadeh, O. Ghasemi-Fare, Numerical Investigation of the Thermo-Mechanical Response of Single Energy Pile, in: IFCEE 2018, 2018, pp. 664-674. [22] S.W. Rees, M.H. Adjali, Z. Zhou, M. Davies, H.R. Thomas, Ground heat transfer effects on the thermal performance of earth-contact structures, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 4(3) (2000) 213-265. [23] A. Moradshahi, M. Faizal, A. Bouazza, J.S. McCartney, Cross-sectional thermo-mechanical responses of energy piles, Computers and Geotechnics, 138 (2021) 104320. [24] G.q. Kong, T. Cao, Y.h. Hao, Y. Zhou, L.w. Ren, Thermomechanical properties of an energy micro pile-raft foundation in silty clay, Underground Space, 6(1) (2021) 76-84. [25] A.F. Bower, Applied Mechanics of Solids, 1 ed., CRC Press, Boca Raton, 2009. [26] F.Cecinato, F.Loveridge, A.Gajo, W.Powrie, A new modelling approach for piled and other ground heat exchanger applications, in: Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development, 2015, pp. 2517-2522. [27] The Ministry of Road and Urban Development of the Islamic Republic of Iran, Pile Construction Specification (Driven and Cast in Place), Rule NO. 386, 2015, (in Persian). [28] S.H. Kosmatka, W.C. Panarese, B. Kerkhoff, Design and control of concrete mixtures, Portland Cement Association Skokie, IL, 2002. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 346 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 524 |
||
