Este trabalho discute experimentalmente a utilização de fibras naturais em compósitos cimentícios para o reforço de elementos estruturais de concreto. Para tal, foram analisadas a morfologia e a durabilidade de fibras de curauá, cânhamo e sisal, bem como suas propriedades mecânicas. Dentre as fibras estudadas, o curauá apresentou o melhor desempenho, o que justificou sua implementação como reforço nos compósitos cimentícios. Para o projeto do compósito, foi decidido que o volume de fibras seria aplicado dividido em três camadas paralelas, em um arranjo alinhado longitudinalmente, como um tecido unidirecional. Os compósitos cimentícios reforçados com tecido de curauá foram mecanicamente caracterizados por testes de tração, flexão, compressão e cisalhamento. Após a investigação no nível material, o compósito desenvolvido foi aplicado sobre a superfície das vigas estruturais como um laminado afim de aumentar a capacidade portante sob duas condições de carregamento: flexão e cisalhamento. Os resultados experimentais dos ensaios estruturais foram confrontados com modelos analíticos para comparação. Os compósitos apresentaram um comportamento mecânico de alta performance, tendo alcançado o comportamento strain-hardening em todos os casos. Como reforço estrutural, o compósito proporcionou às vigas aumentos de resistência e ductilidade. Foi observado também um atraso no escoamento dos vergalhões de aço.