Técnicas de avaliação da confiabilidade em estruturas de concreto armado

Neste trabalho é dado ênfase à inclusão das incertezas na avaliação do comportamento estrutural, objetivando uma melhor representação das características do sistema e uma quantificação do significado destas incertezas no projeto. São feitas comparações entre as técnicas clássicas existentes de análise de confiabilidade, tais como FORM, Simulação Direta Monte Carlo (MC) e Simulação Monte Carlo com Amostragem por Importância Adaptativa (MCIS), e os métodos aproximados da Superfície de Resposta( RS) e de Redes Neurais Artificiais(ANN). Quando possível, as comparações são feitas salientando- se as vantagens e inconvenientes do uso de uma ou de outra técnica em problemas com complexidades crescentes. São analisadas desde formulações com funções de estado limite explícitas até formulações implícitas com variabilidade espacial de carregamento e propriedades dos materiais, incluindo campos estocásticos. É tratado, em especial, o problema da análise da confiabilidade de estruturas de concreto armado incluindo o efeito da variabilidade espacial de suas propriedades. Para tanto é proposto um modelo de elementos finitos para a representação do concreto armado que incorpora as principais características observadas neste material. Também foi desenvolvido um modelo para a geração de campos estocásticos multidimensionais não Gaussianos para as propriedades do material e que é independente da malha de elementos finitos, assim como implementadas técnicas para aceleração das avaliações estruturais presentes em qualquer das técnicas empregadas. Para o tratamento da confiabilidade através da técnica da Superfície de Resposta, o algoritmo desenvolvido por Rajashekhar et al(1993) foi implementado. Já para o tratamento através de Redes Neurais Artificias, foram desenvolvidos alguns códigos para a simulação de redes percéptron multicamada e redes com função de base radial e então implementados no algoritmo de avaliação de confiabilidade desenvolvido por Shao et al(1997). Em geral, observou-se que as técnicas de simulação tem desempenho bastante baixo em problemas mais complexos, sobressaindo-se a técnica de primeira ordem FORM e as técnicas aproximadas da Superfície de Resposta e de Redes Neurais Artificiais, embora com precisão prejudicada devido às aproximações presentes.

O seguro garantia no contexto da nova realidade da construção naval brasileira

Vivemos um momento de grande crescimento da construção naval no mundo, que é impulsionado pelo crescimento do comércio entre as nações, em um mundo cada vez mais globalizado. O mesmo se repete no Brasil. O principal objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para o cálculo objetivo do valor a ser garantido ao cliente da indústria naval, de modo a criar os incentivos econômicos corretos para os artífices da relação principal-agente. Inicialmente descreverei a Tecnologia da Construção Naval e os problemas econômicos que encontramos, passando a seguir a expor o Mercado Naval, estando aí incluídos o lado consumidor e os produtores de navios, sendo eles nacionais ou internacionais. Finalmente passaremos ao detalhamento da solução de seguro proposta, com a formalização do tipo de seguro, nível de cobertura e monitoramento. Para tal utilizaremos a metodologia de Vector-Autorregression combinada a uma simulação de Monte Carlo. Os resultados encontrados são checados e apontamos os caminhos para aperfeiçoar a metodologia e possíveis usos alternativos para ela.

Ensaios em macroeconometria e finanças

This thesis is composed of three essays referent to the subjects of macroeconometrics and Önance. In each essay, which corresponds to one chapter, the objective is to investigate and analyze advanced econometric techniques, applied to relevant macroeconomic questions, such as the capital mobility hypothesis and the sustainability of public debt. A Önance topic regarding portfolio risk management is also investigated, through an econometric technique used to evaluate Value-at-Risk models. The Örst chapter investigates an intertemporal optimization model to analyze the current account. Based on Campbell & Shillerís (1987) approach, a Wald test is conducted to analyze a set of restrictions imposed to a VAR used to forecast the current account. The estimation is based on three di§erent procedures: OLS, SUR and the two-way error decomposition of Fuller & Battese (1974), due to the presence of global shocks. A note on Granger causality is also provided, which is shown to be a necessary condition to perform the Wald test with serious implications to the validation of the model. An empirical exercise for the G-7 countries is presented, and the results substantially change with the di§erent estimation techniques. A small Monte Carlo simulation is also presented to investigate the size and power of the Wald test based on the considered estimators. The second chapter presents a study about Öscal sustainability based on a quantile autoregression (QAR) model. A novel methodology to separate periods of nonstationarity from stationary ones is proposed, which allows one to identify trajectories of public debt that are not compatible with Öscal sustainability. Moreover, such trajectories are used to construct a debt ceiling, that is, the largest value of public debt that does not jeopardize long-run Öscal sustainability. An out-of-sample forecast of such a ceiling is also constructed, and can be used by policy makers interested in keeping the public debt on a sustainable path. An empirical exercise by using Brazilian data is conducted to show the applicability of the methodology. In the third chapter, an alternative backtest to evaluate the performance of Value-at-Risk (VaR) models is proposed. The econometric methodology allows one to directly test the overall performance of a VaR model, as well as identify periods of an increased risk exposure, which seems to be a novelty in the literature. Quantile regressions provide an appropriate environment to investigate VaR models, since they can naturally be viewed as a conditional quantile function of a given return series. An empirical exercise is conducted for daily S&P500 series, and a Monte Carlo simulation is also presented, revealing that the proposed test might exhibit more power in comparison to other backtests.

Predictability of equity models

In this study, we verify the existence of predictability in the Brazilian equity market. Unlike other studies in the same sense, which evaluate original series for each stock, we evaluate synthetic series created on the basis of linear models of stocks. Following Burgess (1999), we use the “stepwise regression” model for the formation of models of each stock. We then use the variance ratio profile together with a Monte Carlo simulation for the selection of models with potential predictability. Unlike Burgess (1999), we carry out White’s Reality Check (2000) in order to verify the existence of positive returns for the period outside the sample. We use the strategies proposed by Sullivan, Timmermann & White (1999) and Hsu & Kuan (2005) amounting to 26,410 simulated strategies. Finally, using the bootstrap methodology, with 1,000 simulations, we find strong evidence of predictability in the models, including transaction costs.

Comparativo de metodologias de mensuração de VAR para o mercado financeiro brasileiro

Várias metodologias de mensuração de risco de mercado foram desenvolvidas e aprimoradas ao longo das últimas décadas. Enquanto algumas metodologias usam abordagens não-paramétricas, outras usam paramétricas. Algumas metodologias são mais teóricas, enquanto outras são mais práticas, usando recursos computacionais através de simulações. Enquanto algumas metodologias preservam sua originalidade, outras metodologias têm abordagens híbridas, juntando características de 2 ou mais metodologias. Neste trabalho, fizemos uma comparação de metodologias de mensuração de risco de mercado para o mercado financeiro brasileiro. Avaliamos os resultados das metodologias não-paramétricas e paramétricas de mensuração de VaR aplicados em uma carteira de renda fixa, renda variável e renda mista durante o período de 2000 a 2006. As metodologias não-paramétricas avaliadas foram: Simulação Histórica pesos fixos, Simulação Histórica Antitética pesos fixos, Simulação Histórica exponencial e Análise de Cenário. E as metodologias paramétricas avaliadas foram: VaR Delta-Normal pesos fixos, VaR Delta-Normal exponencial (EWMA), Simulação de Monte Carlo pesos fixos e Simulação de Monte Carlo exponencial. A comparação destas metodologias foi feita com base em medidas estatísticas de conservadorismo, precisão e eficiência.

Evaluating Value-at-Risk models via Quantile regressions

This paper is concerned with evaluating value at risk estimates. It is well known that using only binary variables to do this sacrifices too much information. However, most of the specification tests (also called backtests) avaliable in the literature, such as Christoffersen (1998) and Engle and Maganelli (2004) are based on such variables. In this paper we propose a new backtest that does not realy solely on binary variable. It is show that the new backtest provides a sufficiant condition to assess the performance of a quantile model whereas the existing ones do not. The proposed methodology allows us to identify periods of an increased risk exposure based on a quantile regression model (Koenker & Xiao, 2002). Our theorical findings are corroborated through a monte Carlo simulation and an empirical exercise with daily S&P500 time series.

Gestão estratégica de riscos de um ativo de produção de petróleo: uma abordagem quantitativa

O objetivo dessa dissertação é estabelecer um modelo quantitativo de gestão de riscos estratégicos de um ativo de produção de petróleo, notadamente o valor em risco do seu fluxo de caixa e de sua rentabilidade. Para tanto, foi utilizado um modelo de fluxo de caixa onde a receita operacional foi definida como variável estocástica. A receita operacional foi estimada a partir de uma função de perdas que descreve o volume de produção de petróleo, e de uma trajetória de preços definida por um modelo geométrico browniano sem reversão a média e com volatilidade descrita por um processo GARCH. Os resultados obtidos demonstram que o modelo proposto é capaz de fornecer informações importantes para a gestão de riscos de ativos de produção de petróleo ao passo que permite a quantificação de diferentes fatores de risco que afetam a rentabilidade das operações. Por fim, o modelo aqui proposto pode ser estendido para a avaliação do risco financeiro e operacional de um conjunto de ativos de petróleo, considerando sua estrutura de dependência e a existência de restrições de recursos financeiros, físicos e humanos.

Aumento da eficiência dos métodos següenciais de simulação condicional

O algoritmo de simulação seqüencial estocástica mais amplamente utilizado é o de simulação seqüencial Gaussiana (ssG). Teoricamente, os métodos estocásticos reproduzem tão bem o espaço de incerteza da VA Z(u) quanto maior for o número L de realizações executadas. Entretanto, às vezes, L precisa ser tão alto que o uso dessa técnica pode se tornar proibitivo. Essa Tese apresenta uma estratégia mais eficiente a ser adotada. O algoritmo de simulação seqüencial Gaussiana foi alterado para se obter um aumento em sua eficiência. A substituição do método de Monte Carlo pela técnica de Latin Hypercube Sampling (LHS), fez com que a caracterização do espaço de incerteza da VA Z(u), para uma dada precisão, fosse alcançado mais rapidamente. A técnica proposta também garante que todo o modelo de incerteza teórico seja amostrado, sobretudo em seus trechos extremos.

Precificação de derivativos de taxa de juros utilizando o modelo HJM multifatorial com estrutura de volatilidade não paramétrica

Com o objetivo de precificar derivativos de taxas de juros no mercado brasileiro, este trabalho foca na implementação do modelo de Heath, Jarrow e Morton (1992) em sua forma discreta e multifatorial através de uma abordagem numérica, e, que possibilita uma grande flexibilidade na estimativa da taxa forward sob uma estrutura de volatilidade baseada em fatores ortogonais, facilitando assim a simulação de sua evolução por Monte Carlo, como conseqüência da independência destes fatores. A estrutura de volatilidade foi construída de maneira a ser totalmente não paramétrica baseada em vértices sintéticos que foram obtidos por interpolação dos dados históricos de cotações do DI Futuro negociado na BM&FBOVESPA, sendo o período analisado entre 02/01/2003 a 28/12/2012. Para possibilitar esta abordagem foi introduzida uma modificação no modelo HJM desenvolvida por Brace e Musiela (1994).

Essays on Spatial Econometrics

Esta dissertação concentra-se nos processos estocásticos espaciais definidos em um reticulado, os chamados modelos do tipo Cliff & Ord. Minha contribuição nesta tese consiste em utilizar aproximações de Edgeworth e saddlepoint para investigar as propriedades em amostras finitas do teste para detectar a presença de dependência espacial em modelos SAR (autoregressivo espacial), e propor uma nova classe de modelos econométricos espaciais na qual os parâmetros que afetam a estrutura da média são distintos dos parâmetros presentes na estrutura da variância do processo. Isto permite uma interpretação mais clara dos parâmetros do modelo, além de generalizar uma proposta de taxonomia feita por Anselin (2003). Eu proponho um estimador para os parâmetros do modelo e derivo a distribuição assintótica do estimador. O modelo sugerido na dissertação fornece uma interpretação interessante ao modelo SARAR, bastante comum na literatura. A investigação das propriedades em amostras finitas dos testes expande com relação a literatura permitindo que a matriz de vizinhança do processo espacial seja uma função não-linear do parâmetro de dependência espacial. A utilização de aproximações ao invés de simulações (mais comum na literatura), permite uma maneira fácil de comparar as propriedades dos testes com diferentes matrizes de vizinhança e corrigir o tamanho ao comparar a potência dos testes. Eu obtenho teste invariante ótimo que é também localmente uniformemente mais potente (LUMPI). Construo o envelope de potência para o teste LUMPI e mostro que ele é virtualmente UMP, pois a potência do teste está muito próxima ao envelope (considerando as estruturas espaciais definidas na dissertação). Eu sugiro um procedimento prático para construir um teste que tem boa potência em uma gama de situações onde talvez o teste LUMPI não tenha boas propriedades. Eu concluo que a potência do teste aumenta com o tamanho da amostra e com o parâmetro de dependência espacial (o que está de acordo com a literatura). Entretanto, disputo a visão consensual que a potência do teste diminui a medida que a matriz de vizinhança fica mais densa. Isto reflete um erro de medida comum na literatura, pois a distância estatística entre a hipótese nula e a alternativa varia muito com a estrutura da matriz. Fazendo a correção, concluo que a potência do teste aumenta com a distância da alternativa à nula, como esperado.

Opções reais em projetos de investimentos: o caso de uma planta de liquefação de gás natural com flexibilidade de troca de mercado e de troca de produto

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.

Relevância das diferenças entre contratos futuros e a termo: o caso do trio

Visando estudar as diferenças entre contratos futuros e contratos a termo no mercado cambial brasileiro, este trabalho foca no contrato de Dólar Futuro negociado na BM&FBOVESPA que, para vencimentos sem liquidez, é marcado a mercado pelo preço teórico dos contratos a termo. Uma simulação por Monte Carlo de uma carteira hedgeada contendo contratos de Dólar Futuro, DI Futuro e DDI Futuro mostra claramente que essa metodologia de marcação a mercado deveria ao menos ser revista

Otimização da medida Omega de um portfolio de ações com a utilização de opções do Índice Bovespa

O uso de opções no mercado financeiro tem ganhado relevância devido ao seu payoff não-linear e a possibilidade de alterar o perfil da distribuição de retornos de um portfolio. Existem diversas estratégias que são adequadas para cada cenário que o investidor acredita estar exposto, mas como o conjunto de cenários forma uma distribuição de retornos, devemos utilizar uma medida adequada para trabalhar com este tipo de informação. Assim, foi utilizada a medida Omega, que é uma medida capaz de capturar todos os momentos de uma distribuição, dado um limiar de retornos. Este trabalho se propõe a desenvolver uma metodologia que possibilite otimizar a medida Omega de um portfolio, através do uso de opções sobre o IBOVESPA. Para a geração das distribuições de retornos foi utilizada simulação de Monte Carlo, com jumps e volatilidade estocástica. Finalmente, foram feitas diversas análises sobre os resultados obtidos, afim de comparar a estratégia otimizada com diversas estratégias aleatórias, e também, realizado um backtest para avaliar a eficácia da implementação da estratégia otimizada.

Genetic and environmental heterogeneity of residual variance of weight traits in Nellore beef cattle

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Propagação de danos em sistemas cooperativos: propriedades termodinâmicas

High-precision calculations of the correlation functions and order parameters were performed in order to investigate the critical properties of several two-dimensional ferro- magnetic systems: (i) the q-state Potts model; (ii) the Ashkin-Teller isotropic model; (iii) the spin-1 Ising model. We deduced exact relations connecting specific damages (the difference between two microscopic configurations of a model) and the above mentioned thermodynamic quanti- ties which permit its numerical calculation, by computer simulation and using any ergodic dynamics. The results obtained (critical temperature and exponents) reproduced all the known values, with an agreement up to several significant figures; of particular relevance were the estimates along the Baxter critical line (Ashkin-Teller model) where the exponents have a continuous variation. We also showed that this approach is less sensitive to the finite-size effects than the standard Monte-Carlo method. This analysis shows that the present approach produces equal or more accurate results, as compared to the usual Monte Carlo simulation, and can be useful to investigate these models in circumstances for which their behavior is not yet fully understood