Iuri Alves Ferreira
Resumo
Apresenta-se neste trabalho um modelo numérico de alto desempenho para o problema termo-químico-mecânico do concreto nas primeiras idades, com aplicação na simulação da construção de estruturas de concreto de grande porte tais como barragens. O modelo acopla, por meio da termodinâmica, os diversos fenômenos que intervêm na reação de hidratação, quais sejam: exotermia; termo-ativação e dependência das propriedades térmicas e mecânicas no avanço da reação de hidratação. Desenvolveu-se uma estratégia de solução em paralelo do tipo subdomínio-por-subdomínio para o método dos elementos finitos, visando a utilização de máquinas de memória distribuída. Os sistemas de equações são resolvidos iterativamente, utilizando-se estruturas de dados comprimidas para o armazenamento das matrizes. Dois tipos de particionamento de malhas foram utilizados, overlapping e non-overlapping, e a comunicação entre processos é feita através do padrão MPI2. Desenvolveu-se também um esquema de reparticionamento dinâmico da malha para a simulação da construção em camadas de uma barragem. Exemplos numéricos demonstram a eficiência da metodologia proposta.
Abstract
This work presents a high performance numerical model for the problem of thermochemical-mechanical couplings of concrete at early ages, applied tothe construction of large scale concrete structures such as dams. The model couples, within the framework of thermodynamics, the several phenomena that intervene in the hydration reaction, namely: exothermicity; thermal activation; and dependence of thermal and mechanical properties on the advancement of the hydration reaction. A parallel solution strategy for the finite element method, based on a subdomain-by-subdomain approach, was developed aiming the utilization of distributed memory architectures. The systems of equations are iteratively solved and compressed data structures are used to store the coefficient matrix. Two types of mesh partitioning were tested, overlapping and non-overlapping, and all inter-process communication is carried out using the MPI2 standard. A dynamic mesh repartitioning scheme was also developed, in order to simulate the construction by layers of a dam.
