La reconstruction de Notre-Dame, après sa sécurisation entre 2019 et 2021, a été un chantier colossal, dont la majeure partie s’est déroulée à plus de 50 mètres de hauteur, le nouveau flèche culminant à 96 mètres. Ce fut aussi l’occasion de faire preuve d’excellence dans l’art de restaurer les œuvres d’art endommagées par l’incendie. Enfin, ce fut une organisation minutieuse et intelligente du chantier, avec plus de 500 compagnons travaillant simultanément dans des espaces restreints, et des fournisseurs répartis dans toute la France.
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Le problème des arcs-boutants dans la reconstruction de Notre-Dame
Dans les grandes églises gothiques, les arcs-boutants servent à contrebalancer la poussée horizontale exercée par la voûte et la charpente sur les murs, en créant une poussée opposée et équivalente.
Les arcs-boutants de Notre-Dame sont les plus imposants jamais construits au Moyen Âge. Ils donnent à la cathédrale une élan particulier. Mais depuis la perte des toitures, ils pèsent lourdement sur les murs latéraux.
Les ingénieurs ont décidé de soulager les arcs-boutants de leur propre poids en plaçant en dessous d’eux de lourdes structures en bois. Celles-ci resteront en place jusqu’à la reconstruction des voûtes et de la grande charpente de la cathédrale.
Des structures géantes conçues au millimètre près
Les géomètres ont réalisé des relevés 3D de chacun des 28 arcs, tous différents. Grâce à ces mesures, les bureaux d’études peuvent concevoir chaque arc individuellement, de sorte qu’il s’adapte non seulement à l’arc pour lequel il est destiné, mais aussi aux points d’appui disponibles à son emplacement futur. Un travail de précision !
Ces immenses structures en mélèze, chacune pesant plus de 8 tonnes, sont fabriquées en Lorraine. Pré-assemblées, les charpentes sont acheminées sur le chantier de Notre-Dame en deux parties.
Installations spectaculaires
L’installation de chaque cintre-support est un nouveau défi. Assemblé définitivement au sol, il est fixé à une poutre de levage, conçue pour le soulever tout en le maintenant à la verticale. En effet, il doit être hissé parfaitement droit et déposé avec précision à sa place. Il n’y a qu’un espace de 6 mètres entre chaque arc : pas de place pour l’hésitation ou l’improvisation lors du levage !
Une fois l’arc érigé sur les massifs en béton coulés sur les terrasses de la cathédrale pour le maintenir droit et répartir le poids qu’il devra supporter, des charpentiers-attachés aux arcs-boutants placent des couchis (longues cales en bois) entre lui et l’arc-boutant. Ce dernier est désormais soutenu et ne risque plus de faire s’effondrer les voûtes.
Du 2 juillet 2019 au 28 février 2020, 28 suspentes seront installées sous les arcs-boutants de Notre-Dame de Paris.
Restauration des murs du chœur et des voûtes
En 2021, une fois la phase de consolidation structurelle achevée, les travaux de restauration des voûtes et des parties endommagées ont débuté. Il a alors été décidé de reconstruire la cathédrale à l’identique de son état avant l’incendie :
- Reconstruction des voûtes :
L’équipe de restauration a commencé à réparer, et dans certains cas à reconstruire, les voûtes touchées par l’incendie. Au total, 1 300 m³ de pierre ont été nécessaires pour rebâtir les voûtes effondrées, remplacer les pierres affaiblies par la chaleur du feu dans les murs à caissons, et entièrement re-sculpter certaines statues des gâbles et des remplages des fenêtres.
- Restauration des sculptures et ornements :
De nombreux éléments en pierre et sculptures, endommagés par la chaleur intense, ont été nettoyés et restaurés.
La recherche de pierres compatibles pour la reconstruction de Notre-Dame
Depuis la construction de la cathédrale, ses pierres ont souvent été remplacées, en respectant autant que possible les propriétés des pierres d’origine, des calcaires des « bancs francs parisiens » mais issus de carrières de plus en plus éloignées de la capitale.
Au total, 1 300 m³ de pierre ont été nécessaires pour rebâtir les voûtes effondrées, remplacer les pierres affaiblies par la chaleur du feu dans les murs à caissons, et entièrement re-sculpter certaines statues des gâbles et des remplages des fenêtres.
L’approvisionnement en pierre a fait l’objet de deux études. D’abord, le Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques (LRMH) a analysé les pierres prélevées dans la cathédrale et celles encore en place, afin de définir leurs caractéristiques.
Recherche de carrières de pierre compatibles
Le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM – bureau de recherches géologiques et minières), missionné par l’établissement public, a ensuite identifié des carrières susceptibles de fournir des pierres esthétiquement et physico-chimiquement compatibles avec les pierres d’origine. Ce programme de recherche a permis de démontrer que certaines carrières du bassin géologique lutétien, source historique d’approvisionnement en pierre de la cathédrale, étaient en mesure de fournir l’intégralité des pierres nécessaires aux travaux de restauration.
La carrière de La Croix-Huyart à Bonneuil-en-Valois, dans l’Oise, s’est révélée être la seule capable de fournir le type de pierre dure nécessaire à la reconstruction des arcs des voûtes effondrées et à la restauration des murs-boutants. Contrairement aux pratiques habituelles, l’établissement public a choisi d’acheter lui-même les pierres, afin de sécuriser leur approvisionnement.
Huit autres carrières, situées dans les zones de Saint-Maximin (Oise) et de Soissons (Aisne), fourniront les pierres plus tendres nécessaires à la reconstruction des voûtes effondrées ou endommagées, ainsi qu’aux travaux de restauration intérieure.
Extraction de la pierre
Une carrière, qu’elle soit souterraine ou à ciel ouvert, est un empilement de couches minérales appelées « bancs ». Pour extraire la pierre recherchée, il faut d’abord dégager le lit où elle se trouve en excavant les couches qui la surmontent.
Le carrier se place ensuite face à la pierre avec une haveuse, sorte de grande tronçonneuse montée sur un bras mécanique mesurant près de 3,5 mètres, pour découper le bloc. Il le divise ensuite perpendiculairement aux fissures naturelles à l’aide d’une pelle hydraulique, séparant enfin les deux qualités, dure et semi-dure, avant d’envoyer l’ensemble en usine où les blocs sont « lavés », c’est-à-dire découpés en fines épaisseurs pour repérer d’éventuelles fissures non visibles auparavant.
Contrôle qualité et préparation de la carrière dans la reconstruction de Notre-Dame
Comme Notre-Dame exige le plus haut niveau de qualité, le BRGM, à la demande de l’établissement public, effectue des contrôles qualité tout au long de l’extraction des pierres de la carrière de La Croix-Huyart et de la première phase de traitement des pierres en usine.
Les blocs taillés sur 6 faces sont ensuite acheminés vers l’atelier, ou, pour ceux destinés à remplacer des éléments figuratifs comme les clés de voûte ou les statues, vers la loge de sculpture installée sur le parvis de la cathédrale. Certains y sont déjà sculptés.
Reconstruction de Notre-Dame : consolidation des voûtes
Après l’incendie, certaines voûtes risquaient de s’effondrer en raison de fissures causées par la chaleur intense. Les travaux de consolidation ont été réalisés avec le plus grand soin pour éviter d’endommager davantage la structure d’origine :
- Pose de suspentes en bois :
Des suspentes temporaires ont été placées sous certaines parties des voûtes pour supporter leur poids, assurant la sécurité des ouvriers travaillant en dessous et stabilisant les zones fragilisées.
- Injection de mortier :
Un mortier spécial a été injecté dans les fissures pour renforcer les pierres et consolider l’ensemble. Ce mortier, développé spécifiquement pour ce projet, a été conçu pour être compatible avec les matériaux médiévaux originaux.
- Utilisation de renforts en fibre de verre :
Des renforts en fibre de verre ont été ajoutés dans certaines sections pour une consolidation discrète et légère.
Restauration des pierres du chœur
Le chœur, partiellement touché par l’incendie, a nécessité un nettoyage approfondi et, dans certains cas, le remplacement des pierres endommagées.
- Sélection et taille des pierres
Des tailleurs de pierre expérimentés ont reconstruit les pierres endommagées à l’aide de matériaux provenant de carrières françaises, sélectionnés pour correspondre parfaitement à la pierre médiévale.
- Technique de réparation
Les pierres érodées ou partiellement brûlées ont été réparées en appliquant une couche de mortier de restauration pour combler les lacunes.
- Méthodes complexes de levage et d’accès :
- Un échafaudage spécial, conçu pour s’adapter aux dimensions spécifiques de la cathédrale, a été installé pour permettre aux artisans d’accéder aux zones les plus difficiles sans risque pour la structure environnante.
- Des drones et des scanners 3D ont été utilisés pour cartographier et analyser les zones inaccessibles, et préparer les étapes de restauration en toute sécurité.
Réintégration des éléments sculptés dans le chœur et les voûtes
Les sculptures, ornements et autres éléments du chœur et des voûtes endommagés ont été restaurés ou recréés selon des techniques traditionnelles.
- Nettoyage et restauration des sculptures : Les sculptures en pierre recouvertes de suie et de cendres ont été nettoyées à l’aide de brosses douces et de techniques de micro-abrasion pour éviter d’aggraver les dommages.
- Reconstruction des détails architecturaux : Pour les sculptures et motifs entièrement détruits, les restaurateurs ont utilisé des modèles 3D et de vieilles photographies pour recréer les ornements perdus.
Installation de capteurs de surveillance structurelle
Des capteurs ont été installés dans les voûtes et le chœur pour surveiller en permanence la stabilité de la structure. Ces capteurs détectent le moindre mouvement ou vibration, garantissant un suivi continu de l’édifice au fil des travaux.
Fin de la consolidation des voûtes et du chœur
En 2022, la consolidation des voûtes et du chœur a été achevée, marquant une étape cruciale avant la reconstruction de la charpente et de la flèche. Les experts en conservation ont ainsi pu garantir que les parties les plus fragiles du bâtiment seraient prêtes pour les autres phases du projet.
Reconstruction de la flèche de Notre-Dame (2022 – 2023)
La reconstruction de la charpente et de la flèche de Notre-Dame, étape emblématique de la restauration de la cathédrale, s’est déroulée entre 2022 et 2023. Une attention méticuleuse a été portée aux matériaux, aux techniques traditionnelles et à la fidélité aux plans originaux. Cette phase a rassemblé artisans et ingénieurs, alliant savoir-faire ancestral et technologies modernes pour redonner à la cathédrale son silhouette unique, telle que conçue au XIXᵉ siècle par l’architecte Eugène Viollet-le-Duc.
- Charpente :
Des chênes provenant de toute la France ont été sélectionnés pour recréer fidèlement la charpente, surnommée « la forêt » en raison de sa complexité et de son ampleur.
- Flèche :
La reconstruction de la flèche, symbole emblématique de la cathédrale et point culminant, a débuté en 2022, avec une précision fidèle aux plans originaux de Viollet-le-Duc.
Sélection des matériaux et des chênes pour la charpente
La charpente de Notre-Dame, surnommée « la forêt » en raison de la densité et de la quantité de bois nécessaires, avait presque entièrement été détruite lors de l’incendie. La première étape de la reconstruction a consisté en la sélection des matériaux :
- Sélection des chênes
Plus de 1 000 chênes centenaires ont été sélectionnés dans toute la France. La qualité, la taille et la rectitude des arbres étaient essentielles pour recréer les poutres massives de la structure originale.
- Ablation et séchage du bois
Les arbres ont été abattus au début de l’année 2021, puis laissés à sécher pendant plusieurs mois afin d’assurer leur stabilité structurelle. Ce processus naturel de séchage était indispensable pour éviter toute déformation des poutres avec le temps.
Fabrication des éléments de la charpente
La charpente, d’une complexité extrême, a nécessité un assemblage méticuleux selon des techniques médiévales :
- Utilisation de techniques de charpenterie traditionnelles :
Les artisans ont travaillé à l’ancienne, façonnant chaque pièce à l’aide d’outils manuels, selon des méthodes médiévales. Cela incluait le sciage, le façonnage et l’assemblage à tenon et mortaise, sans clous métalliques, dans le respect de l’authenticité historique de la structure.
- Assemblage à blanc : Avant d’être transportées et montées sur le chantier de la cathédrale, les pièces de la charpente ont été pré-assemblées « à blanc » en atelier. Cette méthode garantissait un ajustement parfait de chaque élément, réduisant ainsi les besoins de modifications une fois sur site.
Reconstruction de Notre-Dame : la flèche
La flèche, élément emblématique de la cathédrale, a été reconstruite selon les plans originaux de Viollet-le-Duc, mais avec des améliorations en matière de sécurité et de durabilité :
Fouilles préventives au sol :
À la suite des fouilles préventives menées par l’Institut national de recherches archéologiques préventives (Inrap) au niveau du croisillon du transept, un échafaudage sera installé à l’automne 2022 directement au-dessus de l’emplacement futur de la flèche. À 26 m de hauteur, les charpentiers ont érigé quatre demi-arches en bois pour reconstruire les voûtes.
Structure en chêne et revêtement en plomb :
La flèche a été reconstruite en chêne, comme à l’origine, avec un revêtement en plomb pour retrouver son aspect traditionnel tout en la protégeant des intempéries.
Une fois l’échafaudage de base installé, celui-ci a été rehaussé au fur et à mesure de l’élévation de la charpente de la flèche, jusqu’à atteindre environ 100 mètres de hauteur. Pour cela, les charpentiers identifient, calculent et mettent en œuvre des assemblages adaptés à la structure de la flèche, en tenant compte des bois récoltés.
Travaux en atelier
La charpente est réalisée en atelier, à partir des notes de calcul fournies par les ingénieurs. Les charpentiers établissent les plans des pièces structurelles. Ils commencent par un tracé au sol à l’échelle 1. Cette étape de traçage est un savoir-faire ancestral, inscrit au patrimoine culturel immatériel de l’humanité en 2009 sous le titre « tradition du tracé dans la charpente française ». En parallèle, les grumes de chêne sont dégrossies pour adapter leurs dimensions aux pièces de charpente. Cette étape s’appelle le lignage.
Les pièces de charpente sont ensuite présentées sur le tracé et orientées dans leur position finale pour déterminer les coupes d’assemblage. Cette phase est cruciale, car elle détermine la position définitive de chaque élément dans l’ensemble de la structure.
Un assemblage à blanc est ensuite réalisé en atelier pour vérifier que les dimensions ont été correctement respectées et que les emboîtements sont compatibles. Cela permet d’anticiper d’éventuels problèmes lors du montage final en hauteur sur la cathédrale.
La base de la flèche : le socle
Les premiers éléments structurels qui composeront le socle de la flèche, c’est-à-dire sa base reposant sur les murs aux angles du transept, ont été livrés à Notre-Dame au printemps 2023.
Transport et assemblage de la flèche : une précision extrême
- Levage de précision :
Les éléments préfabriqués de la charpente ont été soulevés par des grues spéciales, permettant de les positionner avec une grande précision et en toute sécurité. Des drones et des scanners 3D ont également été utilisés pour vérifier l’ajustement des poutres.
- Assemblage de la flèche :
La flèche a été progressivement montée sur la cathédrale, avec des équipes spécialisées veillant à ce que chaque pièce s’emboîte parfaitement. Les éléments les plus lourds ont été hissés à l’aide de grues, tandis que les charpentiers ont finalisé l’assemblage en hauteur.
Achèvement de la flèche
Une fois la flèche érigée, les échafaudages sont démontés, les voûtes en croisée sont enfin achevées, et le diocèse de Paris peut finaliser l’installation des aménagements liturgiques.
Ornementation et statues
Enfin, les 16 statues en cuivre, formant un collège d’apôtres et d’évangélistes, sauvées de l’incendie car elles avaient été envoyées en restauration juste avant, sont réinstallées à la base de la flèche. La célèbre statue de l’archange saint Michel, située au sommet de la flèche, a également été recréée.
Reconstruction de Notre-Dame : les charpentes de la nef et du chœur
Menés en parallèle de la reconstruction de la flèche, ces deux chantiers s’inscrivent dans le paysage parisien. Ils seront les symboles visibles de la renaissance de l’ensemble du monument au fil des mois de travaux.
Les premières grumes arrivées dans les scieries sélectionnées ont été équarries à l’aide de scies électriques classiques. Puis, pour obtenir une poutre utilisable correspondant au cœur du bois, et conformément aux méthodes en vigueur au début du XIIIe siècle, l’équarrissage a été terminé à la main à l’aide d’une doloire, une hache de charpentier.
La charpente médiévale repose sur un système de « pannes-formes-chevrons ». Une ferme est une structure porteuse triangulaire. Ce système permet d’alterner dans la charpente des fermes complexes avec des chevrons plus simples. Chaque ferme est unique : les étapes de taille et d’assemblage sont les mêmes que pour la construction de la flèche, du dessin à la livraison sur chantier.
Une fois les fermes dressées, elles ont été recouvertes de plaques de plomb moulé au sable. Elles protègent la cathédrale des intempéries. Elles sont ensuite coiffées d’un faîtage en plomb.
Reconstruction de Notre-Dame : les défis et innovations
Défis liés à la sécurisation et à la stabilisation de la structure
- Stabiliser les voûtes et les murs fragilisés
Après l’incendie, la priorité absolue fut de stabiliser les voûtes et les murs, menacés de s’effondrer. La chaleur extrême et l’effondrement de la flèche avaient provoqué des fissures et endommagé la structure.
- Solutions mises en œuvre
Des suspentes en bois massif ont été placées sous les voûtes, et des échafaudages ont été installés pour protéger et sécuriser les zones les plus fragiles. Cette structure temporaire a permis aux équipes d’intervenir en toute sécurité et de prendre le temps d’évaluer précisément les dégâts.
Reconstruction de la charpente avec des matériaux et des techniques traditionnels
- Reconstituer l’originale « forêt » en bois
La charpente médiévale de Notre-Dame, surnommée « la forêt » en raison de sa complexité et de l’ampleur du bois utilisé, avait presque entièrement disparu. Reproduire cette structure historique à l’identique a nécessité des matériaux et un savoir-faire spécifiques.
- Innovations et techniques de construction
Plus de 1 000 chênes centenaires ont été sélectionnés dans les forêts françaises pour recréer les poutres. Les charpentiers ont employé des méthodes de taille et d’assemblage médiévales, aujourd’hui rares à cette échelle. Les pièces ont d’abord été pré-assemblées « à blanc » en atelier pour vérifier leur ajustement avant d’être posées sur site.
Reconstruction de la flèche de Viollet-le-Duc
- Recréer fidèlement la flèche détruite
La flèche emblématique, conçue au XIXᵉ siècle par Eugène Viollet-le-Duc, avait été réduite en cendres. Sa reconstruction a exigé des recherches précises et une fidélité absolue à l’original pour préserver son apparence d’origine.
- Modélisation 3D
Grâce aux modèles 3D réalisés avant l’incendie, les restaurateurs ont pu recréer la flèche et ses sculptures avec une grande précision. L’utilisation de la modélisation numérique a accéléré le processus et garanti une fidélité parfaite au projet initial.