Jean Michel Torrenti

INVACO2 : Séminaire International, INNOVATION & VALORISATION EN GENIE CIVIL & MATERIAUX DE CONSTRUCTION
CP Thème 3
Jean Michel Torrenti, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées
Couplage fissuration-fluage dans le bétons
Jean Michel Torrenti, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées
Depuis les essais de Rüsch [RUS 60], il est connu que lorsque le béton est soumis à un
chargement à haut niveau de contrainte (contrainte plus grande que 80% de la résistance en
compression), un fluage non linéaire est observé et la rupture survient après un temps fini
dépendant du niveau de charge. Ce phénomène est appelé fluage tertiaire. Plusieurs auteurs ont
confirmé ces résultats [ROL 64], [SMA 87], [LI 94].
Il y a clairement un couplage entre le fluage tertiaire et l’évolution de la microfissuration.
Smadi a montré que la longueur cumulée des microfissures évolue rapidement lorsque la contrainte
dépasse 80% de la résistance en compression [SMA 89]. Par suivi de l’émission acoustique, il est aussi
possible de mettre en évidence l’existence d’une microfissuration durant les essais de fluage [ROS
94] ou de relaxation [DEN 2006].
Au niveau modélisation, nous reprenons une idée proposée par Mazzotti [MAZ 2003]. Celuici a proposé un modèle de fluage non linéaire en introduisant une évolution de la vitesse de
déformation en fonction d’une variable d’endommagement D. Pour cela la déformation équivalente
classiquement introduite dans le modèle de Mazars [MAZ 86] et qui fait intervenir les extensions, est
modifiée en faisant aussi intervenir une fraction β des déformations positives dues au fluage :
ε eq =
ε + β εc
+
: ε + β εc
+
où ε c est la déformation due au fluage. Le couplage est aussi pris en
compte au travers de la notion de contrainte effective (seul le matériau non fissuré flue) :
σ~ = (1 − D )σ .
L’endommagement est donc affecté par le fluage. Ceci permet de retrouver une évolution
non linéaire du fluage pour des contraintes élevées. Il faut noter que ce couplage, si l’on prend un
modèle de fluage non asymptotique, conduit in fine à une rupture liée au fluage tertiaire quelle que
soit la contrainte appliquée (mais sur une durée très longue : plusieurs milliers d’années si la
contrainte est inférieure à 40% de la résistance en compression).
Ce modèle est ensuite appliqué à la simulation d’essais de fluage à des niveaux de charges
différents [ROL 64] puis, de manière couplée au comportement de béton soumis à la fois à de la
lixiviation et à un chargement mécanique. Enfin, la variabilité des phénomènes est prise en compte
dans une approche probabiliste du problème.
Références :
[DEN 2006] E. Denarié, C. Cécot, C. Huet, Characterization of creep and crack growth interactions in the
fracture behavior of concrete, Cement and Concrete Research 36 (2006) 571 – 575
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[LI 94] Li Z., Effective creep Poisson’s ratio for damages concrete, International Journal of Fracture, vol. 66, p.
189-196, 1994
[MAZ 86] Mazars J., “ A description of micro and macroscale damage of concrete”, Engineering Fracture
Mechanics, vol. 25, p. 729-737, 1986.
[MAZ 2003] Mazotti C., Savoia M., Non linear creep damage model for concrete under uniaxial compression,
Journal of Engineering Mechanics, vol. 129, N°9, 2003.
[ROL 64] Roll R., Long time creep-recovery of highly stressed concrete cylinders, ACI SP-9, Symp. On Creep,
Portland Cement Association, Detroit, p. 115-128, 1964.
[ROS 94] P. Rossi, N. Godart, J. L. Robert, J. P. Gervais, D. Bruhat, Investigation of the basic creep of concrete by
acoustic emission, Materials and Structures, Volume 27, Number 9, novembre 1994.
[RUS 60] Rüsch, Researches toward a general flexural theory for structural concrete, ACI Journal, 1960, vol.32,
N°1, p.1-28
[SMA 87] M.M. Smadi, F.O. Slate, A.H. Nilsson, Shrinkage and creep of high, medium and low strength
concrete, including overloads, ACI Materials Journal, 87, vol.84, n°3, p.224-234
[SMA 89] M.M. Smadi, F.O. Slate, Microcracking of high and normal strength concretes under short and long
term loadings, ACI Materials Journal, 89, vol.86, n°2, p.117-127
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TORRENTI
Jean Michel
né le 2 novembre 1956 à Nice (France)
NATIONALITE : Française
Marié, 2 enfants, Julien né le : 23 juillet 1982
et Camille née le : 22 août 1985
ADRESSE PRIVEE, TEL. :
13 rue Castelnau 94550 Chevilly-Larue – France, tel : 01 49 86 18 76
ADRESSE PROFESSIONNELLE actuelle :
IFSTTAR
Département Matériaux
58 boulevard Lefebvre
75732 Paris cedex 15
Tel : 01 40 43 54 40 & 06 09 27 51 89, email : [email protected]
FORMATION :
De 1979 à 1982 : diplôme d’ingénieur de l’ENTPE (Ecole nationale des travaux publics de l’Etat)
De 1983 à 1987 : thèse de l’Ecole nationale des ponts et chaussées (ENPC)
En 1991 : Mastère management public et maîtrise technique de l’Ecole nationale des ponts et chaussées
En 1995 : habilitation à diriger les recherches de l’Université de Marne la Vallée
DIPLÔMES ET / OU TITRES OBTENUS, ANNEE D'OBTENTION :
1982 : ingénieur des TPE (travaux publics de l’Etat)
1987 : docteur de l’ENPC
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1992 : ingénieur des ponts et chaussées (concours interne au Ministère de l'Equipement)
1995 : habilité à diriger les recherches
POSTES OCCUPES :
Depuis mai 2010 : chef du département matériaux de l’IFSTTAR
De 2006 à 2010 : chargé de mission à la direction scientifique du LCPC, directeur scientifique de la fondation EFB,
directeur de l’Institut Carnot Vitres
De 2002 à 2006 : Chef de la division Ingénierie de la Connaissance Scientifique et Technique à l'IRSN;
De 1997 à 2001 : directeur de l'enseignement à l'ENPC
De 1993 à 1997 : responsable du laboratoire "bétons" du CEA Saclay
De 1986 à 1993 : chargé de thème de recherche au LCPC Paris
De 1982 à 1986 : en thèse à l'ENTPE.
PRIX & DISTINCTIONS :
Co-lauréat du prix de la recherche de la FNTP en 2006.
Chevalier de l'ordre des Palmes Académiques.
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a) Activités récentes liées à l'enseignement et à la formation continue
Depuis 1988 je suis chargé de cours à l'Ecole Centrale de Paris pour le cours de Matériaux du Génie Civil
(12h) de 3ème année, en collaboration avec P. Acker puis L. D’Aloia.
De 2002 à 2008, professeur associé (PAST) à l’ENS de Cachan. J’y ai assuré des cours à divers niveaux (licence,
master2 et préparation à l’agrégation de génie civil). Je suis encore intervenant dans la préparation à l'agrégation.
Responsable à l'Ecole nationale des ponts et chaussées des cours " Les bétons, matériaux innovants " et
"Durabilité des bétons".
De 1991 à 1995, puis de 2000 à 2002, j’ai été membre du jury de l’Agrégation de génie Civil chargé de
l’épreuve de Matériaux. De 1996 à 99, j'ai fait partie du jury du CAPET de Génie Civil.
En ce qui concerne la formation continue j'ai participé à de nombreux stages. Actuellement j’interviens dans
deux formations :
"Ingénierie du matériau béton: formuler pour maîtriser", organisé à plusieurs reprises par l'ENPC, exposé
intitulé "Proportions et durabilité"
"EC2 – application aux bâtiments" de l'ENPC, exposé sur le calcul des dalles, des radiers, des poutres
précontraintes.
b) Encadrement de recherches
Thèmes de recherche :
Mes activités de recherche portent principalement sur, de manière générale, la modélisation des comportements
couplés chimie-physique-mécanique et, plus particulièrement, sur le comportement au jeune âge et sur la
durabilité des bétons.
Encadrement de thèses
M. Habib BENAIJA, Thèse de l'ENPC, laboratoire d'accueil: le LCPC (section Bétons), sujet: "Application de la
stéréophotogrammétrie au cas de la compression simple du béton", thèse soutenue en 1991.
M. Boualem DJEBRI, Thèse de l'Insa de Lyon, laboratoire d'accueil: l'ENTPE (LGM), sujet: "Comportement du
béton sous sollicitations biaxiales", thèse soutenue en 1992.
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Mlle Salima AGGOUN, Thèse de l'Insa de Lyon, laboratoire d'accueil: LR de Lyon (section Bétons, Ouvrages
d'art), sujet: "Comportement des bétons coffrés non armés utilisés en revêtement de tunnel", thèse soutenue en
1992.
M. Laurent GRANGER, Thèse de l'ENPC, laboratoire d'accueil : le LCPC (section Bétons), sujet "Modélisation
du comportement différé des enceintes de centrales nucléaires", contrat Ciffre avec EDF-Septen, thèse soutenue
en 1995.
Mlle Véronique MATTE, thèse de l’ENS de Cachan, laboratoire d'accueil: CEA/LRB, sujet «Caractérisation
d’un BPR en vue de son utilisation dans un conteneur de haute intégrité », thèse soutenue en 1999.
Mlle Claire TOGNAZZI, thèse de l’INSA de Toulouse, laboratoire d'accueil: CEA/LRB, sujet « Couplage
dégradation chimique-fissuration du béton », thèse soutenue en 1998.
M. David PLANEL, thèse de l’Université de Marne la Vallée, financée par l’ANDRA, sujet « Précipitation
d’espèces secondaires dans les bétons : couplage chimie - mécanique », thèse soutenue le 4 juin 2002.
M. Rémi BARBARULO, thèse de l’ENS Cachan, financée par le CEA et EDF, sujet « Couplage dégradation
chimique et température », soutenue en 2002.
M. Farid BENBOUDJEMA, thèse de l’Université de Marne la Vallée, financée par EDF, sujet "Fluage sous
sollicitations multiaxiales", soutenue en 2002.
M. Frédéric BELTOISE, thèse de l'ENPC, financée par le CEA, sujet "Etude de la corrosion des armatures
dans les structures en béton armé", démarrée en sept. 99. Arrêt par décision personnelle du doctorant.
M. Stéphane POYET, thèse de l’Université de Marne la Vallée, financée par EDF, sujet "Modélisation des
effets mécaniques de la RAG", soutenue en 2003.
M. Viet Hung NGUYEN, thèse de l’ENPC, financée par l’IRSN, sujet «Couplage dégradation chimique –
comportement en compression du béton », soutenue en 2005.
Mlle Lavinia STEFAN, thèse de l’ENS Cachan et de l’Université Laval (Québec), sujet « Etude
expérimentale et modélisation de l’évolution des propriétés mécaniques au jeune âge dans les
matériaux cimentaires », démarrée en 2005
M. Matthieu BRIFFAUT, thèse de l’ENS Cachan, sujet «Etude des transferts d’air sec et de vapeur d'eau à
travers le béton. Effet de la fissuration au jeune âge, des armatures et des reprises de
bétonnage », démarrée en octobre 2007
Mlle Emeline DROUET, thèse de l’ENS Cachan, financée par le CEA, sujet « Etude de la carbonatation
atmosphérique des bétons soumis à des températures modérées », démarrée en octobre 2007
M. Philippe FRANCISCO, thèse de l’ENS Cachan, financée par le CERIB, sujet « Déformation différées
des Bétons Fibrés à Ultra hautes Performances soumis à un traitement thermique », démarrée en avril
2007
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M. Thomas de LARRARD, thèse de l’ENS Cachan, sujet « Etude probabiliste des propriétés du béton Application aux enceintes de confinement et au stockage des déchets radioactifs », démarrée en
octobre 2007
PUBLICATIONS :
1) publications récentes dans des revues avec « review board »
- Benboudjema, F., Torrenti, J.M., Early age behaviour of concrete nuclear containments, Nuclear
Engineering and Design, 238 (10) pp. 2495-2506., Doi:10.1016/j.nucengdes.2008.04.009
- J. M. Torrenti, V. H. Nguyen, H. Colina, F. Le Maou, F. Benboudjema, F. Deleruyelle, Coupling
between leaching and creep of concrete, Cement and concrete research, 38 (2008) 816–821,
doi:10.1016/j.cemconres.2008.01.012.
- VH. NGUYEN, H. COLINA, J.M. TORRENTI, C. BOULAY, B. NEDJAR, Chemo-mechanical coupling
behaviour of leached concrete. Part I : Experimental results, Nuclear Engineering and Design 237
(2007) 2083–2089, DOI:10.1016/j.nucengdes.2007.02.012
- VH. NGUYEN, B. NEDJAR, J.M. TORRENTI, Chemo-mechanical coupling behaviour of leached
concrete. Part II : Modelling and computational aspects, Nuclear Engineering and Design 237
(2007) 2090–2097, DOI:10.1016/j. nucengdes.2007.02.013.
- S. POYET, A. SELLIER, B. CAPRA, G. Thevenin-foray, J.M. Torrenti, H. Tournier-cognon, E.
Bourdarot, "Chemical modelling of Alkali Silica reaction: Influence of the reactive aggregate size
distribution", Materials and Structures (2007) 40:229–239, DOI 10.1617/s11527-006-9139-3
- Benboudjema F., Meftah F., Torrenti J.-M., " A viscoelastic approach for the assessment of the
drying shrinkage behaviour of concrete ", Materials and Structures (2007) 40:163–174, DOI
10.1617/s11527-006-9126-8.
- S. POYET, A. SELLIER, B. CAPRA, G. Thevenin-foray, J.M. Torrenti, H. Tournier-cognon, E.
Bourdarot, "Influence of water on AlkaliSilica Reaction: experimental study and numerical
simulations", Journal of Materials in Civil Engineering, 18 (4) pp. 588-596, 2006.
- V.H. Nguyen, B. Nedjar, H. Colina, J.M. Torrenti, A separation of scales homogenization analysis
for the modelling of calcium leaching in concrete, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 195
(2006) 7196–7210.
- D. Planel, J. Sercombe, H. Peycelon, P. Le Bescop, F. Adenot, J.-M. Torrenti, " Long-term
performance of cement paste during a combined calcium leaching-sulfate attack. Kinetics and size
effects ", Cement and Concrete Research, 36 (2006), 137-143.
- Benboudjema F., Meftah F., Torrenti J.-M., " Structural Effects of Drying Shrinkage", Journal of
Engineering Mechanics, Vol. 131, No. 11, November, 2005.
- Benboudjema F., Meftah F., Torrenti J.-M, "Interaction between drying, shrinkage, creep and
cracking phenomena in concrete", Eng. and Structures, 27, 239-250, 2005.
- J.M. TORRENTI, F. BENBOUDJEMA, " Mechanical threshold of concrete at an early age", Materials
and Structures, vol. 38, no. 277, 2005, p.299-304.
- B. NEDJAR, V.H. NGUYEN, J.M. TORRENTI, A computational setting of calcium leaching in concrete
and its coupling with continuum damage mechanics, Computers and Concrete vol.1 n°2, 2004.
2) contribution à des livres
Article "Béton" de l’Encyclopedia Universalis
Article " Du béton frais au béton durci - Eléments de comportement" aux Techniques de l'Ingénieur
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Jean Michel Torrenti, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées
"La durabilité des bétons", sous la direction de Jean Pierre Ollivier et d'Angélique Vichot, Presses des ponts,
2008
-
chapitre 3 : la structure poreuse des bétons et les propriétés de transfert, avec JP Ollivier
chapitre 5 : le retrait et le fluage, avec G Pons
chapitre 6 : la maîtrise de la fissuration au jeune âge condition de durabilité des ouvrages en béton,
avec P Acker et M Guerinet.
"Application de l'Eurocode 2 – Calcul des bâtiments en béton", sous la direction de Jean-Armand Calgaro et
Jacques Cortade, Presses des ponts, 2005
-
chapitre 11 : dalles, avec JM Paillé
"Comportement du béton au jeune âge", sous la direction de P. Acker, J.M. Torrenti, F-J Ulm, Hermes, 2004.
"Construire en béton", sous la direction de F. de Larrard, Presses des ponts, 2002
-
chapitre 4 : le béton durcissant avec V. Baroghel-Bouny
chapitre 5 : durabilité des bétons avec V. Baroghel-Bouny
chapitre 6 : propriétés mécaniques du béton durci
"La dégradation des bétons – couplage fissuration-dégradation chimique", sous la direction de J.M. Torrenti, O.
Didry, J.P. Ollivier, F. Plas, Hermès, 1999.
"Comportement mécanique du béton : bilan de six années de recherche", J.M. Torrenti, rapport de recherche
LPC, OA 23, 1996.