Carregamentos cíclicos são causados de diversas maneiras, como tráfego de veículos, ondas, vento e terremotos. Nos últimos anos, particularmente, tem-se aumentado o número de estudos para este tipo de carregamento devido ao desenvolvimento da engenharia offshore. Além disso, técnicas de melhoramento de solos granulares têm sido empregadas para alterar as características dos solos naturais, com o objetivo de aumentar sua resistência e retardar - ou evitar - a ocorrência de liquefação. Alguns estudos anteriores desenvolveram leis constitutivas completas para areias reforçadas com fibras sob carregamento monotônico, mas não são encontrados na literatura trabalhos sobre a modelagem deste tipo de solos sob carregamentos cíclicos. Sendo assim, essa dissertação desenvolve e valida um novo modelo constitutivo capaz de avaliar o comportamento de solos granulares reforçados com fibras sob carregamento cíclico sob condições não-drenadas. Este modelo é baseado em dois modelos previamente desenvolvidos por Diambra et al. (2013) e Diambra e Ibraim (2014), que utilizam uma técnica de homogeneização para considerar a contribuição da areia e das fibras. O comportamento da areia segue o Modelo Severn-Trent Sand, proposto por Gajo e Muir Wood (1999). Uma vez estruturado o modelo e definido seu procedimento de cálculo, realiza-se uma análise paramétrica, a fim de demonstrar a influência de cada parâmetro das fibras e da areia no comportamento do compósito. Um fator de ajuste para levar em consideração a mudança nas forças interparticulares causada pelas fibras é proposto neste trabalho. Ao final, o modelo é calibrado com resultados experimentais e faz-se uma análise de suas competências e limitações. O processo de calibração mostrou que o modelo é capaz de capturar importantes tendências causadas pela inserção de fibras, como a redução nas deformações axiais e na geração de poropressões, retardando a ocorrência de liquefação. O modelo proposto mostrou-se mais efetivo em reproduzir o comportamento de areias fofas, ou seja, aquelas cujo estado de tensões se encontra acima da linha do estado crítico. / Cyclic loads are induced by several sources, such as traffic, waves, wind and earthquakes. Particularly in the last years, more attention has been given to such loading conditions due to the development of the offshore engineering. Additionally, ground improving techniques have been employed to alter the characteristics of natural soils in order to increase its strength and delay – or avoid – liquefaction. Previous studies have developed complete constitutive laws for fibre-reinforced sands under monotonic loading conditions, but no previous work on modelling granular soils under cyclic loading has been reported. Hence, this research develops and validates a new constitutive modelling which is capable to fully assess the behaviour of fibre-reinforced soils under cyclic loads for undrained conditions. This model is based on two previous models developed by Diambra et al. (2013) and Diambra and Ibraim (2014), which employed a homogenisation technique to scale sand and fibre contribution. The behaviour of the sand follows the Severn-Trent Sand Model proposed by Gajo and Muir Wood (1999). Once the model is structured and its calculation procedure is defined, a parametric analysis is carried out in order to show the influence of each fibre and sand parameter in the composite response. An adjustment factor to account for the change in the interparticle forces caused by the fibres is proposed. Finally, the model is calibrated with experimental results and an analysis of its competences and limitations is performed. The calibration process showed that the model is able to capture important trends caused by the fibre reinforcement, such as a reduction in axial strain and in pore pressure generation, delaying the occurrence of liquefaction. The proposed model was shown to be more effective in reproducing the response of loose sands, i.e. those whose stress states are above the critical state line.

O desejo por energia aumenta à medida que o número de pessoas cresce e o aumento de seu padrão de vida conduz a maiores demandas para conforto. Para atender a este desafio, torna-se fundamental trazer novas fontes de suprimento de energia para o mercado. Estas precisam atender a critérios cada vez mais restritos de sustentabilidade. Abundantes recursos de gás natural estão geograficamente distribuídos ao longo da costa do Sudeste do Brasil, na região conhecida como polígono do Pré-Sal. No entanto, avanços crescentes em tecnologia são requeridas para trazer esse gás natural com eficiência às pessoas que precisam dele. A liquefação e transporte em pequena e média escala surge como opção estudada neste trabalho. A partir do ano 2000, o mundo testemunhou um aumento no interesse pela entrega do Gás Natural Liquefeito (GNL) diretamente ao consumidor. O gás natural representa cerca de 1/4 da demanda global de energia, 10% do qual é fornecido na forma de GNL. O GNL assume rapidamente um papel importante nas perspectivas energéticas mundiais uma vez que cresceu mais rápido do que qualquer outra fonte de gás - a uma média de 7% ao ano entre 2000 e 2015. A dissertação apresenta uma visão geral dos números do gás natural no Brasil, e no mundo, assim como uma revisão do mercado mundial de GNL identificando o crescente interesse por soluções de pequena e média escala (Small and Medium Scale Liquefied Natural Gas, SMSLNG). São examinados os detalhes da produção brasileira de GNL, decorrente da implantação, em 2006, do Projeto Gemini, uma planta de liquefação de pequena escala localizada na cidade de Paulínia SP. Em seguida, discute-se sobre a implementação de projetos de importação de GNL no Brasil. A partir dessas experiências passadas analisa-se os fatores facilitadores e as eventuais barreiras para o desenvolvimento do conceito de SMSLNG como solução tecnológica para liquefação de produções de gás natural de pequena e média escala na área do Pré-Sal da região Sudeste do Brasil. O trabalho conclui demonstrando que tecnologias para produção e manuseio do GNL em menores escalas encontram-se disponíveis no plano internacional e podem, efetivamente, colaborar para a monetização de fontes de suprimento de gás natural da área do Pré-Sal, tendo os mercados domésticos como destino. Porém, estratégias propostas para o desenvolvimento do SMSLNG aqui no Brasil dependem da melhoria da infraestrutura de distribuição do gás natural em todo o país e de avanços no quadro normativo e regulatório. Apresenta-se como estudo de caso, uma análise econômica da monetização do gás natural associado de um campo produtor do Pré-Sal. Os resultados comprovam que a solução SMSLNG representa uma oportunidade realista, e que merece pesquisas mais refinadas no futuro, para monetizar o gás natural associado em projetos offshore de pequena e média escala. Conclui-se com propostas de desenvolvimento de soluções de SMSLNG como alternativa de curto prazo para que o país possa superar dilemas impostos pela ausência de robusta infraestrutura dutoviária para escoar o gás natural tanto nas regiões produtivas do Pré-Sal como nos mercados domésticos de destino final do gás. / The desire for energy increases as the number of people grows and the increase in their standard of living leads to greater demands for comfort. To meet this challenge, it is fundamental to bring new sources of energy supply to the market. These need to meet ever more stringent sustainability criteria. Abundant natural gas resources are geographically distributed along the southeastern coast of Brazil, in the region known as the Pre-Salt polygon. However, growing advances in technology are required to bring this natural gas efficiently to the people who need it. The liquefaction and transport in small and medium scale appears as an option studied in this work. Since the year 2000, the world has witnessed an increase in interest in delivering Liquefied Natural Gas (LNG) directly to the consumer. Natural gas accounts for about 1/4 of global energy demand, 10% of which is supplied in the form of LNG. LNG quickly assumes an important role in the world\'s energy prospects as it has grown faster than any other source of gas - at an average of 7% a year between 2000 and 2015. The dissertation gives an overview of the numbers of natural gas in the Brazil, and the world, as well as a review of the global LNG market, identifying the growing interest in Small and Medium Scale Liquefied Natural Gas (SMSLNG). The details of the Brazilian LNG production are examined, due to the implementation in 2006 of the Gemini Project, a small scale liquefaction plant located in the city of Paulínia (SP). Next, we discuss the implementation of LNG import projects in Brazil. From these past experiences we analyze the facilitating factors and possible barriers for the development of the SMSLNG concept as a technological solution for the liquefaction of small and medium-scale natural gas productions in the Pre-Salt area of the Southeast region of Brazil. The dissertation concludes by demonstrating that technologies for LNG production and handling at smaller scales are available internationally and can effectively collaborate for the monetization of natural gas supply sources in the Pre-Salt area, with domestic markets as destiny. However, strategies proposed for the development of the SMSLNG here in Brazil depend on the improvement of the natural gas distribution infrastructure throughout the country and on advances in the regulatory framework. An economic analysis of the monetization of the associated natural gas of a field producing the Pre-Salt is presented as case study. The results prove that the SMSLNG solution represents a realistic opportunity, and deserves more refined research in the future, to monetize associated natural gas in small and medium scale offshore projects. It concludes with proposals for the development of SMSLNG solutions as a short-term alternative so that the country can overcome dilemmas imposed by the absence of a robust pipeline infrastructure to leach natural gas both in the productive regions of the Pre-Salt and in the final destination domestic markets of gas

Submitted by Gustavo Veloso (gustavo.veloso@petrobras.com.br) on 2014-10-20T15:58:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Gustavo Zimbardi Veloso .pdf: 4574341 bytes, checksum: 88d023bd5d97f4d6e844ca71ca7ad27b (MD5) / Approved for entry into archive by Vitor Souza (vitor.souza@fgv.br) on 2015-03-26T18:38:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Gustavo Zimbardi Veloso .pdf: 4574341 bytes, checksum: 88d023bd5d97f4d6e844ca71ca7ad27b (MD5) / Approved for entry into archive by GILSON ROCHA MIRANDA (gilson.miranda@fgv.br) on 2015-03-31T12:22:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Gustavo Zimbardi Veloso .pdf: 4574341 bytes, checksum: 88d023bd5d97f4d6e844ca71ca7ad27b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-08T18:07:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Gustavo Zimbardi Veloso .pdf: 4574341 bytes, checksum: 88d023bd5d97f4d6e844ca71ca7ad27b (MD5) Previous issue date: 2012-05-29 / O objetivo deste trabalho é revisar os principais aspectos teóricos para a aplicação de Opções Reais em avaliação de projetos de investimento e analisar, sob esta metodologia, um caso real de projeto para investir na construção de uma Planta de Liquefação de gás natural. O estudo do caso real considerou a Opção de Troca de Mercado, ao avaliar a possibilidade de colocação de cargas spot de GNL em diferentes mercados internacionais e a Opção de Troca de Produto, devido à flexibilidade gerencial de não liquefazer o gás natural, deixando de comercializar GNL no mercado internacional e passando a vender gás natural seco no mercado doméstico. Para a valoração das Opções Reais foi verificado, através da série histórica dos preços de gás natural, que o Movimento Geométrico Browniano não é rejeitado e foram utilizadas simulações de Monte Carlo do processo estocástico neutro ao risco dos preços. O valor da Opção de Troca de Mercado fez o projeto estudado mais que dobrar de valor, sendo reduzido com o aumento da correlação dos preços. Por outro lado, o valor da Opção de Troca de Produto é menos relevante, mas também pode atingir valores significativos com o incremento de sua volatilidade. Ao combinar as duas opções simultaneamente, foi verificado que as mesmas não são diretamente aditivas e que o efeito do incremento da correlação dos preços, ao contrário do que ocorre na Opção de Troca de Mercado, é inverso na Opção de Troca de Produto, ou seja, o derivativo aumenta de valor com uma maior correlação, apesar do valor total das opções integradas diminuir. / The main purpose of this paper is to review the theoretical aspects of the Real Options applied to project valuation of investments and to evaluate, under this methodology, a real case of a project for the construction of a LNG Plant. The case considered the Switch-Market Option by evaluating the possibility of selling the LNG at different international spot markets and also contemplated the Switch-Output Option due to the existent flexibility to decide not to liquefy the natural gas and, therefore, stop the trading of LNG at the international market and start to negotiate the selling of dry natural gas at the domestic market. In order to measure the two mentioned Real Options, it was confirmed, by analyzing the historical series of natural gas prices, that the Geometric Brownian Motion could not be rejected and then, Monte Carlo simulations of its risk-neutral stochastic process were performed. The value of the Switch- Market Option allowed the project to more than double its original value, being reduced with the increase of the correlation between the prices. On the other hand, the value of the Switch- Output Option is less relevant, but may also reach significant values considering the increase of its volatility. By analyzing the two options simultaneously, it could be verified that they can not be directly added up and that the outcome in the Switch-Output Option of an increase in the correlation between the prices is the opposite of what happens with the Switch-Market Option, in other words, the derivative increases its value with a higher correlation, despite the decrease in the total value of the integrated options.