O presente trabalho investiga o comportamento de vigas I sem estribos, protendidas pré-tracionadas, constituídas de concreto de ultra alto desempenho reforçado por fibras (UHPFRC) e concreto de ultra alto desempenho (UHPC), sujeitas a carregamento cíclico de flexão e flexo-cisalhamento em 3 pontos. O primeiro passo do estudo foi sobre o conhecimento do material em solicitações cíclicas e explicação de seus mecanismos de falha. Neste sentido, foi efetuada uma campanha experimental para caracterização das propriedades mecânicas, obtendo-se a resistência total e residual, tenacidade, coeficiente de amortecimento e módulo de elasticidade de corpos de prova cilíndricos com volume de fibras (V_f) de 1% até 3%. A segunda etapa consistiu na modelagem numérica e dimensionamento analítico para 19 casos de vigas I protendidas, utilizando o modelo constitutivo do Concrete Damage Plasticity (CDP), utilizando o software de elementos finitos ABAQUS®. Após o estudo prévio, foi desenvolvida uma campanha experimental que objetivou produzir vigas em escala real, considerando variações quanto à (i) presença de fibras, (ii) existência de protensão, e (iii) ponto de aplicação de força (i.e., aplicação no centro ou no terço do vão da viga). Ensaios mecânicos cíclicos foram efetuados a fim de se obter o comportamento estrutural destes elementos. Com os modelos experimental e numérico calibrado pode-se inferir que a utilização de fibras é imprescindível para o desempenho das vigas I estudadas, uma vez que a viga protendida de UHPC sem fibras apresentou resistência 67% menor e ductilidade 50% inferior à obtida para a mesma viga de UHPFRC. Além disso o modo de falha observado para a vigas sem fibras foi de cisalhamento mesmo quando o ponto de aplicação da carga foi no meio do vão. Notou-se que a utilização conjunta de fibras e protensão propicia significativo aumento de ductilidade e moderado acréscimo de resistência. Ao final de cada ciclo de carga, foram realizados ensaios não destrutivos adicionais de fotogrametria, ensaio dinâmico de impacto e ultrassonografia no sentido longitudinal da peça, que permitiram descrever o comportamento de fissuração e evolução de dano bem como os mecanismos de falha dos elementos estudados. A ultrassonografia foi capaz de estimar os índices de dano em relação às regiões da seção transversal das peças pelo atraso da velocidade de pulso ultrassônico. O ensaio dinâmico de impacto mediu a frequência natural e coeficiente de amortecimento das peças, indicando valores de degradação do módulo de elasticidade e dissipação de onda de impacto para cada ciclo de carga. Pela fotogrametria foi possível se determinar os valores estimados de abertura de fissuras residuais, curvatura e flechas para cada estágio de carregamento. Ainda, para os experimentos foi estabelecida uma relação de momento curvatura que descreveu com precisão o comportamento das seções majoritariamente fletidas. O estudo estático do protótipo de viga I foi expandido para uma seção de laje alveolar de pontes PCI AAHSTO/SII - 36, onde demonstrou que a utilização do UHPFRC possibilitou um ganho de resistência de 53 % em relação a referência constituída de C70. A expansão do estudo numérico experimental para o caso de lajes alveolares demonstra que o UHPFRC aplicado às lajes resulta em peças mais eficientes com menor peso próprio.

This research presents the behavior prestressed I-beams, with no stirrups constituted of ultra highperformance concrete reinforced with and without fibers (UHPC and UHPFRC), subjected to cyclic loading by 3-point bending and bending-shear tests. The first step consisted in investigating the UHPFRC behavior under cyclic mechanical loads. An experimental campaign was carried to characterize the mechanical properties of cylindrical samples, obtaining total and residual strength, toughness, internal damping coefficient and stiffness for mixtures with fiber volume (V_f) of 1% up to 3 %. The following stage resulted on the development of numerical modeling and design of 19 prestressed and reinforced I beams. Aiming to describe the constitutive behavior of UHPFRC, the Concrete Damage Plasticity constitutive model (CDP) was adopted, implemented in finite elements software ABAQUS®. After the study, an experimental campaign was performed aiming to produce beams, investigating the influence of the (i) fibers (i.e., beams constituted by UHPFRC or Ultra High Performance Concrete - UHPC), (ii) prestress (i.e., P = 350 MPa or P = 0 MPa), and (iii) load application point. After 90 days of wet curing, cyclic tests were performed to obtain the structural behavior of these elements and numerical calibration. The numerical-experimental model shown that the presence of fibers is essential to the performance of the studied beams, once the prestressed UHPC (without fibers) beam presented 67% less strength and 50 % less ductility than the same beam with fibers (UHPFRC prestressed). Also the failure mode of the UHPC beams were different, presenting failure due shear in all studied cases. It can be noted that the combined use of prestress and fibers produced an increase of the ductility and strength of the elements. At the end of each load cycle, additional tests of, photogrammetry, dynamic impact test and longitudinal ultrasound test were performed monitoring the residual state. Longitudinal ultrasonography revealed information about the evolution of damage and cracking showing values very close to the force-displacement inclination ratios obtained through the mechanical test. The dynamic tests were capable of measuring the decrease of the natural frequencies due to the degradation of the elastic modulus and the increase of the damping ratio with the cycles of loading. Through photogrammetry, it was possible to determine the crack opening values for each loading stage, determining the failure mechanisms and cracking patterns. The study was expanded to a section of PCI bridges, AAHSTO PCI/ SII 36, where it was demonstrated the gain of 53% strength with the adoption of UHPFRC in comparison of the reference concrete (i.e., section of C70). The expansion study to hollow core slabs showed the applicability of UHPFRC in the precast industry to improve the structural efficiency reducing the dead loads.