O Concreto de Altíssimo Desempenho com Fibras (em inglês Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete - UHPFRC) tem ganhado a atenção dos pesquisadores devido à alta resistência, ductilidade e durabilidade, permitindo projetos com elementos estruturais com seções mais delgadas e leves. Na literatura existem diversos trabalhos experimentais que permitem um melhor entendimento do comportamento mecânico deste material. Em relação aos modelos numéricos, ainda existem muitos fenômenos que devem ser considerados, como a influência da distribuição e orientação das fibras, o efeito de grupo e a dependência de direção. Nesse contexto, esta pesquisa visa superar algumas das limitações dos modelos atuais. A influência da orientação das fibras foi investigada desde a fase elástica até a fase não linear do material. No estudo da fase elástica, foram propostas expressões que correlacionam as características das fases com as propriedades elásticas do compósito. Além disso, o efeito das fibras nas propriedades dinâmicas do UHPFRC foi avaliado por meio do ensaio de impacto acústico. Na fase não linear, foi proposto um modelo homogêneo baseado em fenômenos micromecânicos capaz de considerar o efeito do conteúdo e orientação das fibras, efeito grupo e dependência de direção na resposta mecânica do UHPFRC. O efeito grupo, pouco estudado na literatura, foi investigado pela técnica de atualização de modelos em elementos finitos por meio de Algoritmos Genéticos (AG) e também experimentalmente por meio do ensaio de arrancamento de múltiplas fibras. Para validação do modelo numérico e investigação do efeito da orientação das fibras no comportamento mecânico do UHPFRC, foram realizados ensaios experimentais de tração, compressão e flexão de amostras concretadas por diferentes metodologias. Com base nos resultados numéricos e experimentais, conclui-se que a orientação das fibras influencia as propriedades dinâmicas e elásticas do compósito, que se comporta de maneira anisotrópica. Além disso, a resposta não linear do UHPFRC é fortemente impactada pelo arranjo das fibras. Sendo assim, um modelo numérico homogêneo foi desenvolvido para representar a anisotropia induzida pelas fibras na resposta não linear do UHPFRC. De maneira geral, o presente estudo contribui com a área de pesquisa ao investigar o comportamento mecânico do UHPFRC e apresentar contribuições para um modelo constitutivo capaz de representar as particularidades do compósito

Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete (UHPFRC) has drawn the attention of researchers due to its high strength, ductility, and durability, enabling projects with structural elements with thinner and lighter sections. The literature reports several experimental studies focused on a better understanding of the mechanical behavior of that material. Regarding numerical models, many phenomena such as fiber distribution and orientation, fiber interaction (group effect), and anisotropic behavior must be considered. This research aims to overcome some of the limitations of current models. The influence of fiber orientation and distribution on material response was investigated from the elastic to the nonlinear phase. In the study of the elastic phase, expressions that correlate the phases’ characteristics to the composite elastic properties were proposed. In addition, the effect of fibers on the dynamic properties of UHPFRC was evaluated by an impact acoustic test. In the nonlinear phase, a homogeneous model based on micromechanical phenomena and that considers the effect of fiber content and orientation, group effect, and direction dependence on the UHPFRC mechanical behavior was proposed. The group effect, which has been little studied, was analyzed updating finite elements models through Genetic Algorithms (GA) and experimentally investigated by a multi-fiber pullout test. Tension, compression, and bending tests validated the numerical model and analyzed the fiber orientation effect on the mechanical behavior of UHPFRC. According to numerical and experimental results, the orientation of the fibers influences the dynamic and elastic properties of the composite, which behaves anisotropically, and the nonlinear response of UHPFRC is strongly impacted by fiber arrangement. Therefore, a homogeneous numerical model has been developed for representing the anisotropy induced by fibers in the nonlinear response of UHPFRC. The present study has contributed to the research area with investigations on the UHPFRC mechanical behavior and development of a constitutive model that represents the particularities of the composite.