O estudo da dinâmica estrutural de risers oceânicos apresenta instigantes desafios aos pesquisadores da área da engenharia de estruturas, uma vez que os meios tradicionais de análises dinâmicas lineares nem sempre se ajustam às suas complexas particularidades. No atual estágio do desenvolvimento científico da área de engenharia de estruturas, a aplicação de técnicas de análise dinâmica não linear, dentro de determinadas hipóteses, mostra-se como uma das alternativas possíveis e viáveis à tradicional análise dinâmica linear. Com vistas a uma nova abordagem do problema, o presente trabalho adota uma metodologia de análise não linear dinâmica de risers oceânicos em configuração de lançamento de catenária, conjugada a uma técnica de processamento de Modelos de Ordem Reduzida para o estudo dos fenômenos dinâmicos manifestados por risers. Trata-se de um método de modelagem local, restrito à região de contato unilateral do riser com o solo, considerado este último um meio viscoelástico. Os resultados da aplicação desta metodologia são demonstrados nos estudos de caso apresentados com comparações com modelos numéricos (Método dos Elementos Finitos) e modelos físicos. / The dynamic study of offshore risers still demands large efforts from structural engineering researchers, since these systems may behave in a way that is not well modeled and understood using simply linear dynamic theories. Nevertheless, the current development stage of non linear dynamic theories gives hope that their use for the analyses of such systems can be of great value, even though, this must be carefully done specially by the analyst. The present work refers to a non linear dynamic methodology application to offshore risers, particularly steel catenary risers, by a technique known as reduced-order modeling, in the study of dynamic phenomena that these structures may present. The model is local, which means that it represents the touch-down zone of the riser-soil system. The soil modeling was presumed to be viscoelastic. The results obtained in case studies are compared with those from numerical (Finite Element Method) and small scale physical models.

Oil and gas exploitation in deep waters has become more than just a profit business to be a daily necessity, since the world energy matrix is based on fossil components. Risers are offshore structures that are intimately linked with oil and gas exploitation and those are subjected to a great variety of effects in field, e.g., marine currents, Vortex Induced Vibration (VIV), heave motion caused by gravitational waves, non-linear contact with the sea floor, and many others. Riser dynamics is essentially non-linear and experimental tests in real scale are almost impossible due to a great variety of control parameters acting concomitantly. Small-scale models are a better experimental approach. Nevertheless, there are many structural and hydrodynamical parameters to be evaluated. Considering only vertical risers in the present work, Galerkin\'s modal decomposition is used in order to reduce the dynamics of a vertical flexible cylinder to a few linear modes in which the majority of energy and information are contained. From the modal analysis, added mass and structural parameters damping of a vertical flexible cylinder using data obtained from free-decay tests performed both in water and in air are evaluated. Finally, a modal Mathieu-Hill oscillator with non-linear damping is constructed and, based on aStrutt diagram, modal stability under parametric resonance is discussed. / Exploração de óleo e gás em bacias de águas profundas tem-se tornado mais do que apenas uma economia lucrativa, para ser uma necessidade diária, já que a matriz energética mundial está baseada em componentes fósseis. Risers são estruturas offshore ligadas intimamente com a exploração de óleo e gás e essas estão sujeitas a uma grande variedade de efeitos na operação, e.g., correntes marítimas, Vibrações Induzidas por Vórtices (VIV), movimento de heave causado por ondas gravitacionais, contato não-linear com o solo marinho, entre outros. Dinâmica de risers é essencialmente não-linear e testes experimentais em escala real são praticamente impossíveis devido a uma enorme variedade de parâmetros de controle agindo concomitantemente. Modelos em escala reduzida são uma abordagem experimental mais conveniente. Não obstante, há muitos parâmetros estruturais e hidrodinâmicos a serem determinados. Considerando apenas risers verticais no trabalho presente, a decomposição modal de Galerkin é usada a fim de reduzir a dinâmica de um cilindro fléxivel vertical a alguns modos lineares em que a maior parte da energia e informação estão contidos. A partir da análise modal, parâmetros de massa adicional e amortecimento estrutural de um cilindro flexível vertical são obtidos usando testes de decaimento livre conduzidos na água e no ar. Finalmente, um oscilador modal de Mathieu-Hill com amortecimento não-linear é proposto e, baseado em um diagrama de Strutt, a estabilidade modal sob excitação de ressonânica paramétrica é discutida.

Oil and gas exploitation in deep waters has become more than just a profit business to be a daily necessity, since the world energy matrix is based on fossil components. Risers are offshore structures that are intimately linked with oil and gas exploitation and those are subjected to a great variety of effects in field, e.g., marine currents, Vortex Induced Vibration (VIV), heave motion caused by gravitational waves, non-linear contact with the sea floor, and many others. Riser dynamics is essentially non-linear and experimental tests in real scale are almost impossible due to a great variety of control parameters acting concomitantly. Small-scale models are a better experimental approach. Nevertheless, there are many structural and hydrodynamical parameters to be evaluated. Considering only vertical risers in the present work, Galerkin\'s modal decomposition is used in order to reduce the dynamics of a vertical flexible cylinder to a few linear modes in which the majority of energy and information are contained. From the modal analysis, added mass and structural parameters damping of a vertical flexible cylinder using data obtained from free-decay tests performed both in water and in air are evaluated. Finally, a modal Mathieu-Hill oscillator with non-linear damping is constructed and, based on aStrutt diagram, modal stability under parametric resonance is discussed. / Exploração de óleo e gás em bacias de águas profundas tem-se tornado mais do que apenas uma economia lucrativa, para ser uma necessidade diária, já que a matriz energética mundial está baseada em componentes fósseis. Risers são estruturas offshore ligadas intimamente com a exploração de óleo e gás e essas estão sujeitas a uma grande variedade de efeitos na operação, e.g., correntes marítimas, Vibrações Induzidas por Vórtices (VIV), movimento de heave causado por ondas gravitacionais, contato não-linear com o solo marinho, entre outros. Dinâmica de risers é essencialmente não-linear e testes experimentais em escala real são praticamente impossíveis devido a uma enorme variedade de parâmetros de controle agindo concomitantemente. Modelos em escala reduzida são uma abordagem experimental mais conveniente. Não obstante, há muitos parâmetros estruturais e hidrodinâmicos a serem determinados. Considerando apenas risers verticais no trabalho presente, a decomposição modal de Galerkin é usada a fim de reduzir a dinâmica de um cilindro fléxivel vertical a alguns modos lineares em que a maior parte da energia e informação estão contidos. A partir da análise modal, parâmetros de massa adicional e amortecimento estrutural de um cilindro flexível vertical são obtidos usando testes de decaimento livre conduzidos na água e no ar. Finalmente, um oscilador modal de Mathieu-Hill com amortecimento não-linear é proposto e, baseado em um diagrama de Strutt, a estabilidade modal sob excitação de ressonânica paramétrica é discutida.

O estudo da dinâmica estrutural de risers oceânicos apresenta instigantes desafios aos pesquisadores da área da engenharia de estruturas, uma vez que os meios tradicionais de análises dinâmicas lineares nem sempre se ajustam às suas complexas particularidades. No atual estágio do desenvolvimento científico da área de engenharia de estruturas, a aplicação de técnicas de análise dinâmica não linear, dentro de determinadas hipóteses, mostra-se como uma das alternativas possíveis e viáveis à tradicional análise dinâmica linear. Com vistas a uma nova abordagem do problema, o presente trabalho adota uma metodologia de análise não linear dinâmica de risers oceânicos em configuração de lançamento de catenária, conjugada a uma técnica de processamento de Modelos de Ordem Reduzida para o estudo dos fenômenos dinâmicos manifestados por risers. Trata-se de um método de modelagem local, restrito à região de contato unilateral do riser com o solo, considerado este último um meio viscoelástico. Os resultados da aplicação desta metodologia são demonstrados nos estudos de caso apresentados com comparações com modelos numéricos (Método dos Elementos Finitos) e modelos físicos. / The dynamic study of offshore risers still demands large efforts from structural engineering researchers, since these systems may behave in a way that is not well modeled and understood using simply linear dynamic theories. Nevertheless, the current development stage of non linear dynamic theories gives hope that their use for the analyses of such systems can be of great value, even though, this must be carefully done specially by the analyst. The present work refers to a non linear dynamic methodology application to offshore risers, particularly steel catenary risers, by a technique known as reduced-order modeling, in the study of dynamic phenomena that these structures may present. The model is local, which means that it represents the touch-down zone of the riser-soil system. The soil modeling was presumed to be viscoelastic. The results obtained in case studies are compared with those from numerical (Finite Element Method) and small scale physical models.

Submitted by Marcia Silva (marcia@latec.uff.br) on 2017-04-04T19:41:31Z No. of bitstreams: 1 Dissert Plinio de Melo Alves.pdf: 5439128 bytes, checksum: ed523a38de8977df17e89facf367e578 (MD5) / Approved for entry into archive by Biblioteca da Escola de Engenharia (bee@ndc.uff.br) on 2017-05-15T12:34:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissert Plinio de Melo Alves.pdf: 5439128 bytes, checksum: ed523a38de8977df17e89facf367e578 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-15T12:34:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert Plinio de Melo Alves.pdf: 5439128 bytes, checksum: ed523a38de8977df17e89facf367e578 (MD5) Previous issue date: 2016 / O Gerenciamento de Portfólio tem sido aplicado há mais de 60 anos em alguns setores focados em investimentos financeiros. A utilização da metodologia expandiu anos depois para otimização do uso de recursos na implementação e Gestão do Produto e de Projetos. Dentro deste conceito, este trabalho de pesquisa tem por objetivo contribuir com a literatura atual e incluir o Gerenciamento de Portfólio de Projetos (GPP) na agenda empresarial, propondo um método de gestão para integração e gerenciamento de um portfólio de projetos de engenharia offshore na indústria de óleo e gás, numa multinacional brasileira contratada por uma multinacional norueguesa (o cliente). A metodologia utilizada é a pesquisa-ação. Adicionalmente, a pesquisa visa caracterizar as particularidades do GPP no contexto offshore como fatores que influenciam a forma de gerenciar o portfólio. Para tanto, foi necessário identificar na bibliografia de GPP os possíveis componentes a serem utilizados no contexto offshore. Para atingir o objetivo da pesquisa, foi implementado um modelo de gestão para avaliar suas potencialidades e limitações de aplicação, representando contribuições para o ambiente acadêmico, pela proposição de mais uma opção de modelo de GPP e empresarial, pela demonstração da implementação do método em um caso prático / Portfolio Management has been applied for about 60 years in some sectors focused on financial investments. The methodology application has increased some years later for resource usage optimizing on Implementing and Management for Products and Projects. Within this concept, the research focuses on contribution to the current bibliography and add in Project Portfolio Management (PPM) in entrepreneurial agenda, proposing a method for an Offshore Engineering Project Portfolio integration and management at oil and gas industry in a Brazilian multinational company, contracted by a Norwegian multinational company (the customer). The methodology used was action-research. In addition, the research aims to describe the particularities of Engineering PPM into offshore context, like factors that affect the way to manage the portfolio. For this purpose it was necessary identify in PPM theoretical framework the possible components to be used in offshore context. To achieve the research target, it was implemented the management system to evaluate their potentialities and application limitations, which contributes to academic environment, by presenting another option of PPM template and corporate, by showing a practice implementation