Publié le par Mathias Fantin

Décintrement des voûtes

1  Introduction

Les cintres entrent dans la construction et la restauration des arcs, des voûtes des édifices et de celles des ponts. Ils ont pour fonction de soutenir temporairement les claveaux (ou voussoirs) pendant la construction ou bien lors d’opérations de réparation.
Il existe peu d’informations techniques fiables sur l’utilisation des cintres pour la construction des voûtes au Moyen Âge, pas plus pour celles de L’Époque Moderne. Les rares textes décrivant la technique des cintres au Moyen Âge datent du XIXe siècle.
A contrario, une littérature abondante concerne l’édification des ponts en maçonnerie de la fin du XVIIIe siècle au début du XIXe siècle, avec un retour d’expérience précis sur les édifications ayant eu lieu depuis le XVIIIee siècle (avec notamment le mémoire de ). Les textes reflètent alors l’évolution des techniques, contemporaines des ponts construits, avec l’amélioration des processus et leur adaptation aux nouveaux matériaux (ciment) et aux portées toujours plus grandes.
Le décintrement est une étape critique, qui entraîna la chute de nombreuses voûtes d’ogives au Moyen Âge comme le rapporte Aubert (1934, p.223) et Aubert (1961, p.185). Alberti (1485, L.III.14) souligne l’attention à apporter à cette étape.
Les deux thématiques principales abordées dans les traités d’architecture et de construction concernant les cintres sont :
  • la durée pendant laquelle la voûte doit (ou ne doit pas) être laissée sur cintre après la mise en place de la clé, et les tassements ou fissures qui découlent de ce choix
  • la force (au sens de section) à donner aux éléments de charpente constitutifs des cintres, et par conséquent la détermination des efforts qu’il supportent – qui fera l’objet d’un autre article
Nous abordons dans ce premier article la question du décintrement des voûtes tel qu’il est abordé dans les traités d’architecture et de construction. Les sources disponibles à ce sujet concernent en grande majorité les ponts, en particulier à partir de la publication du mémoire de Perronet en 1773, et beaucoup plus rarement les voûtes d’édifices.

2  Généralités et vocabulaire

2.1  Cintres

  • cintre : « Ferme provisoire soutenant les voussoirs pendant la construction d’un arc ou d’une voûte » (Pérouse de Montclos, 2007). Les éléments de charpente composant la ferme sont désignés suivant le vocabulaire usuel des charpentes de couverture : entraits, arbalétriers, poteau, contrefiche etc.
  • vaux (veau dans D’Aviler (1691)) : éléments courbes du cintre le long de l’intrados à construire. « Les vaux constituent la partie supérieure et cintrée de la ferme sur laquelle repose le couchis. » (Association ouvrière des Compagnons du devoir, 2001, p.93).
  • couchis : « Le couchis forme la « coque » du cintre. Il est fixé sur les vaux et relie les fermes entre elles tout en maintenant leur écartement. […] Il est souvent formé de chevrons, de liteaux, de planches de volige ou d’un lattis jointif ou non jointif. » (Association ouvrière des Compagnons du devoir, 2001, p.93). Les planches peuvent parfois être cintrées (cf Rondelet) mais ce n’est pas la situation la plus commune.
  • planchage : planches de 2,0 à 2,5cm portant entre les couchis et clouées sur ces derniers (Séjourné, 1914, p.134). Nécessaire pour voûtes en maçonnerie hourdée au mortier, optionnelle pour voûtes en pierre de taille.
Les livres de construction du XIXe siècle distinguent les cintres fixes qui peuvent avoir des appuis réguliers sous l’entrait (par exemple lors de la construction d’une voûte de cave où les naissances sont au niveau du sol) et les cintres retroussés qui ne reposent qu’au droit des naissances (par exemple pour un pont).
Pour la construction des ponts, les cintres étaient couramment écartés de 1,50m au XIXe siècle (Dupuit (1870), Séjourné (1914, p.133)).

2.2  Parties d’une voûte

Vocabulaire d'après Séjourné
Fig 1: Vocabulaire
d’après Séjourné (1914, p.133)
Vocabulaire d'après Séjourné
Fig 2: Vocabulaire
d’après Séjourné (1914, p.133)
ASSOCIATION OUVRIèRE DES COMPAGNONS DU DEVOIR (2001, P.146)
Les reins doivent être garnis de béton maigre ou de moellons liés avec un bon mortier. De nombreux accidents sont dus à un blocage défectueux des reins. L’architecte Nicolas Le Camus de Mézières le constatait au XVIIIe siècle : « Les reins seront bien garnis, suivant leur nature, toujours en liaison, et formant arrachement avec les murs. Ne souffrez pas qu’on les remplisse de toute sorte de blocage et moellonailles, avec de mauvais mortier. C’est une erreur introduite en dépit de la solidité, et qui souvent occasionne la ruine de la voûte par le défaut de la butée qui lui est nécessaire. »

2.3  Pose des claveaux

Une fois les cintres construits, la construction de la voûte proprement dite débute par la pose des claveaux, progressivement et de façon symétrique depuis chaque naissance de la voûte.
La pose désigne la mise en place de la pierre. Plusieurs types de pose sont possibles :
  • Fichage des joints. Le claveau est positionné à l’aide de petites cales en bois ou en plomb (aujourd’hui en plastique), puis les joints sont calfeutrés. Le mortier est étalé sur un panneau de bois ou une taloche. A l’aide d’une fiche à dents le mortier est poussé dans le joint, et on l’empèche de sortir à l’aide d’une truelle lorsqu’on enlève la fiche Rondelet (1804, p.133),p.28 « Le maçon laisse ce mortier acquérir une certaine consistance, c’est-à-dire commencer sa prise, et il bourre alors le mortier dans le joint au moyen d’un refouloir. » (Noël, 1968, « ficher »)
  • Coulage des joints. Le claveau est positionné à l’aide de petites cales (cf ci-dessus), puis les joints sont calfeutrés en laissant au moins un trou d’évent. De l’eau est d’abord versée, pour chasser l’air et humidifier la pierre, puis le coulis de mortier de chaux, de plâtre ou de ciment est introduit. Dès que le coulis atteint le ou les trous en partie basse ces derniers sont bouchés (Noël, 1968, « couler »). Des abreuvoirs, ou pattes d’oie, attestent de cette technique au Moyen Âge. Cependant les abreuvoirs ne sont pas systématiques sur tous les claveaux, mais plutôt à proximité des clés de voûte, signe que cette technique répondait à un enjeu particulier (Ybert, 2013, p.365)
  • Pose à bain soufflant de mortier. Le claveau est mis en place juste à côté de sa position définitive. Des cales sont mises en place pour marquer l’épaisseur du joint, et une couche de mortier est étalée sur la face inférieure. Lors de la mise en place de la pierre à sa position définitive, la pierre est battue avec un maillet de bois pour que le mortier reflue par les joints (Rondelet, 1804, p.365),p.37. Noël (1968, « couler ») souligne que cette technique n’est utilisée que pour les constructions en pierre dure ou en pierre froide lorsque qu’une résistance particulière est recherchée, mais que par ailleurs des essais avaient montré que les joints coulés étaient tout aussi adaptés. A contrario Rondelet présente une variante sans cale où l’épaisseur du joint est réduite autant que possible, et il indiquait que « Lorsque les ouvriers seront familiarisés avec cette méthode, ils verront qu’elle est plus expéditive et moins compliquée que celle de ficher et de poser sur cales, qui devrait être proscrite dans les constructions publiques. » Rondelet (1804, « couler »),p.38. Enfin, L’Association ouvrière des Compagnons du devoir (2001, p.145) indique que cette technique « n’est utilisée, avec les pierres de moyen et grands appareil, que jusqu’au niveau de la retombée. Délicates à barder [déplacer], ces pierres demandent en effet une pose très précise. En outre, il est difficile de faire tenir le mortier sur la face des joints qui, au fur et à mesure de la pose, se rapprochent de la verticale. »
Le clavage1 désigne habituellement depuis la fin du XIXe siècle la mise en place de la clé dans le contexte de la construction des ponts. Séjourné étend l’utilisation de ce terme. En effet il indique que les cintres se déformeront nécessairement sous la charge de la voûte lors de sa construction, et que la maçonnerie ne pourra suivre le mouvement qu’en se fissurant. Ne pouvant empêcher la formation des fissures, Séjourné préconise de les anticiper en laissant des espaces vides (en pratique des joints vides avec claveaux posés sur cales, ou des coffrages en bois) qui ne seront remplis qu’une fois l’ensemble de la voûte en appui sur le cintre. Ces joints vides peuvent par exemple correspondre à la clé de voûtes et aux deux retombées (premier exemple de cette technique connu en 1788). On peut également laisser poser tous les claveaux sur cales, puis couler, ficher ou mater le mortier des joints Séjourné (1914, p.162).
Cette technique du clavage ne correspond pas aux habitudes dans la construction des voûtes des édifices, et le terme y est employé différemment. L’Association ouvrière des Compagnons du devoir (2001) utilise le terme de fermeture pour les voûtes en brique (p.109,110) et bandage pour les voûtes en moellons (p. 120), pour désigner la mise en place de la clé de voûte. Par ailleurs l’adjectif clavé désigne les voussoirs ou claveaux sont taillés en forme de coin Fantin (2017, p.74-76). Frézier (1739, p.30-31), cité par l’Association ouvrière des Compagnons du devoir (2001, p.162), explique que les voussoirs des voûtes ne sont pas clavés, mais des pierres taillées à l’équerre. Un des avantages des voûtes gothiques, comprendre des voûtes à croisée d’ogives, selon Frézier : « Qu’il y a moins de sujetion pour la taille des Voussoirs, où l’on n’est asservi à aucune coupe pour les lits ; parce que leur épaisseur n’étant que d’environ 5 à 6 pouces, on n’y a pas d’égard à la coupe, à laquelle on peut supléer par un peu de mortier, plus épais à l’extrados qu’à la doële [douelle] ; de sorte qu’on y employe des petites pierres taillées à l’équerre, qu’on apelle des Pandans ».

3  Décintrement et tassement

3.1  Définition

Le décintrement (ou décintrage, ou déceintrement dans les traités anciens) désigne le processus de dépose des cintres qui entraîne la (fin de la) mise en charge de la voûte. Cette mise en charge s’accompagne de déformations, éventuellement de fissures. La déformation la plus manifeste est l’apparition d’un tassement vertical au niveau de la clé.
Il est à noter qu’avant même le décintrement, la voûte est déjà partiellement en charge, en particulier à proximité des naissances où les charges reprises par les cintres sont quasi-nulles. On reviendra sur la question des efforts transmis par la voûte au cintre dans un autre article.

3.2  État de la voûte avant le décintrement

Post contrainte   Il était d’usage selon Perronet (1773) de poser à sec les derniers cours de voussoirs avant la clé et de les serrer par le moyen de coins en bois. Ceci dans le but de diminuer le tassement de la voûte lors de son décintrement. D’autres auteurs mentionnent la mise en compression de la clé de voûte en l’entrant en force ou par le moyen de coin de bois2 ou de pierre.
Pour éviter le risque d’épaufrures de la clé, on pouvait substituer aux coins un mortier expansif (type plâtre, référence perdue).
Ces différentes techniques avaient pour but d’absorber une partie du raccourcissement de l’arc qui aura lieu notamment au niveau de la clé lors de sa mise en compression induite par le décintrement. En effet, les derniers claveaux posés près de la clé sont complètement supportés par le cintre et les joints sont donc déchargés. Il s’agit, en termes actuels, de la mise en post contrainte (artisanale) des claveaux au niveau de la clé.
Perronet (1773) critique la technique de mise en charge par coins en bois. Cette pratique est également fortement critiquée par Rondelet (1834, p.296). Il termine sa critique en ces termes : « J’ai vu des ouvriers sans expérience faire rompre, par cette manie, une voûte, et faire écarter les murs avant qu’elle fût ôtée de dessus son cintre. ».
État d’avancement de la voûte   Par ailleurs, l’état d’avancement de la voûte au moment du décintrement est différent pour les ponts et pour les voûtes d’ogives.
La construction des tympans pour les ponts et plus généralement des remplissages au niveau des reins de voûte doit être suffisamment avancée avant le début du décintrement3. Séjourné (1914, p.171) précise le cas le plus courant suivant la forme des voûtes (pour les ponts uniquement) : « On a souvent décintré les pleins cintres et les arcs peu surbaissés, les tympans montés jusqu’à 60° de la clef; les ellipses, les tympans faits jusqu’au milieu de la montée; nus, les arcs pour lesquels $\theta $ est < 60° [angle d’ouverture sur la verticale]. ». Séjourné indique qu’en cas de charges ponctuelles ayant une influence importante sur le funiculaire il convient de commencer à bâtir ces charges. Il mentionne tout de même des cas où les ponts ont été décintrés l’ouvrage achevé (mais il s’agit plutôt de l’exception que de la règle).
Rondelet (1834, p.296) : « C’est pourquoi on ne devrait jamais décintrer une voûte que ses reins de fussent garnis jusque vers le milieu. » Cette préconisation concerne les voûtes en maçonnerie mixte.
Dans le cas des ponts, la réalisation des chapes d’étanchéité et du pavage ne doit intervenir qu’après la fin du tassement Gauthey (1843a, p.296),p.275

3.3  Pendant le décintrement

Tous les auteurs soulignent le soin à apporter au décintrement, qui peut s’étaler sur plusieurs jours4. Pour éviter tout mouvement brusque, différentes méthodes sont mentionnées dans les traités:
  • coins en bois. Mentionnés déjà par Alberti (1485, L.III.14)
  • boite à sable
  • vérin à vis
  • écrasement d’une pièce du cintre (création entaille pour entraîner cet écrasement)
Par exemple, Gautier (1716) préconise d’utiliser des coins de bois pour procéder peu à peu au décintrement, enjoint les constructeurs à conserver le cintre en place sous la voûte le temps d’observer son comportement et en particulier son affaissement par le moyens de repères tracés au droit des clés. Ainsi, quand par un malheur extrême la voûte n’est pas stable, il est encore possible de déconstruire cette dernière et de modifier la conception. Gautier rapporte sans les citer des accidents s’étant produit sur des ponts considérables, où faute d’avoir suivi ces précautions toute la voûte s’effondra dans le fleuve bloquant ainsi la navigation.
Auparavant, les couchis ou les cales situées sous les voussoirs pouvaient être simplement enlevés ou ruinés progressivement. Blondel et Patte (1777),p.55 favorise le fait de commencer par les couchis des naissances et de progresser vers la clé, et critique a contrario le fait de commencer par la clé pour progresser ensuite vers les naissances.

3.4  Durée avant décintrement

Il n’existe pas de réponse universelle à la question du moment à privilégier pour débuter le décintrement. Cela dépend de la forme de la voûte, de ses matériau (pierre de taille, moellon, brique – plâtre, mortier de chaux ou ciment), de la saison de mise en œuvre.
Commençons par nous intéresser aux voûtes de ponts en pierre de taille, pour lesquelles des réponses existent. Dans les traités la durée avant décintrement est fortement liée à la thématique des tassements. Cependant, ces réponses varient du tout au tout suivant les auteurs. Le décintrement doit avoir lieu :
  • dès que la clé est posée, selon « quelques ingénieurs » mentionnés par Gauthey qui propose lui une durée plus longue (voir infra)
  • « avant que le mortier qui a été coulé entre ses joints, ait acquis toute sa consistance […] Par conséquent il ne peut être que très désavantageux de laisser trop long-tems une voûte sur son cintre […] » Blondel et Patte (1777),p.53
  • après « un jour sur cintre par mètre de portée », règle attribuée à Morandière selon Séjourné (1914, p.172), qui juge cette durée « tout juste suffisante, même pour une voûte à ciment. »
  • après 1 mois à 6 semaines selon Perronet (1773, p.41) qui préconise également de tester la consistance du mortier des derniers joints réalisés avec la lame d’un couteau
  • Gauthey (1843a, p.270) indique avoir employé les deux techniques (temps court et temps long) « sans qu’il en soit résulté des effets bien différents, si ce n’est qu’en général les arches décintrées, avant que les mortiers eussent pris de la consistance, ont offert de plus grands tassements »
  • Finalement Dupuit (1870, p.286) s’oppose avec force au principe de décintrement dès la mise en place de la clé et conclut « Il n’y a donc, selon nous, qu’avantage à retarder autant que possible le décintrement des voûtes. Ce principe est d’ailleurs confirmé par la pratique ; tous les constructeurs savent aujourd’hui que les voûtes tassent d’autant moins qu’on les laisse plus longtemps sur cintre. »
Les réponses pour les ponts sont donc contradictoires.
Pour les voûtes des édifices, les sources sont moins nombreuses. Selon la règle donnée par Alberti (1485, L.III.14), il faudrait attendre un hiver entier avant de commencer le décintrement. D’un autre côté, si l’on suit l’hypothèse selon laquelle les cintres des grandes voûtes des cathédrales étaient réutilisées d’une travée à la suivante, on doit en conclure que les voûtes d’ogives du Moyen Âge pouvaient ne pas rester très longtemps sur cintres avant leur décintrement. Par ailleurs Ungewitter et Mohrmann (1901, p.123) indique que les voûtes d’ogives étaient laissées sur cintre après la mise que quelques jours (jusqu’à 14 jours dans certains cas), mais il n’est pas clair si son expérience concerne des voûtes construites avec des joints au ciment ou avec des joints au mortier de chaux.
Il faut là aussi prendre en considération le type de voûte et de matériaux. Les voûtes construites en moellon ou en briques avec des quantités de mortiers plus importantes demandent un temps de prise plus long que des voûtes en pierre de taille à joints fins. Rondelet (1834, p.296) préconise d’attendre deux mois pour les voûtes en moellons. A contrario, pour les voûtes hourdées au plâtre, Rondelet (1834, p.296) ne préconise que 2 ou 3 jours.
Nous reproduisons ci-dessous le verbatim des réponses trouvées, pour que chacun puisse se faire son avis sur cette question, où il est difficile de faire une synthèse claire des avis parfois contradictoires des auteurs anciens.
Aussi procédera-t-on de la façon suivante : les cintres seront non pas retirés d’un seul coup, mais relâchés progressivement chaque jour, pour éviter l’ouvrage irrégulier que produirait leur retrait intempestif. Après un certain nombre de jours, variable selon les dimensions de l’ouvrage, relâche encore un peu plus le cintre ; ensuite continue de même jusqu’à ce que dans toute la voûte les coins [claveaux] de pierre s’ajustent entre eux et que l’ouvrage finisse de durcir. Voici la façon de relâcher les cintres : quand tu les auras posés sur des piles ou à quelque, autre endroit convenable, tu commenceras par placer sous leurs extrémités des coins de bois taillés en forme de hache à deux têtes; lorsqu’il conviendra de relâcher l’ouvrage, tu repousseras progressivement ces coins avec un maillet, à ta guise et sans danger.
Enfin, j’ai pour règle de ne pas retirer les cintres avant qu’un hiver entier n’ait passé. Précaution à prendre, entre autres raisons, pour éviter que l’ouvrage, affaibli et désagrégé par l’imprégnation de la pluie, ne vienne à s’écrouler, même s’il n’est rien de plus avantageux pour les voûtes que d’absorber de l’eau en abondance et de ne jamais ressentir la soif. Mais en voilà assez sur ce sujet.
Alberti (1485, L.III.14)
Déceintrer. Oter les ceintres de charpente sur lesquels une voûte a été construite ; ce que les maçons ne font, à Paris, que lorsque le mortier des joints est bien sec & affermi ; mais à Trèves & à Metz, où la chaux est d’une qualité supérieure, on déceintre le lendemain qu’on a posé la clef d’un arc ou d’une voûte.
Roland Le Virloys (1770)
Quelques Ingénieurs sont dans l’usage de laisser les voûtes le plus de temps qu’ils peuvent sur les cintres ; d’autres les font démonter tout de suite, après les avoir fait fermer.
Lorsque l’on a assez de temps à la fin de la campagne, on fait bien d’attendre un mois ou six semaines ; mais il est toujours prudent de ne point décintrer avant que les mortiers des joints des derniers cours de voussoirs, ayent acquis assez de consistance pour que l’on ne puisse y introduire qu’avec peine, la lame d’un couteau, & cela arrive en moins de quinze jours ou trois semaines, surtout si la pierre est sèche & poreuse, pour qu’elle puisse prendre plus promptement l’humidité du mortier.
Perronet (1773, p.41)
Comme c’est le moment du décintrement qui est l’instant dangereux, il faut tâcher de favoriser plutôt l’action des parties inférieures qui résistent, que celle des parties supérieures qui causent la poussée. C’est pourquoi on ne devrait jamais décintrer une voûte que ses reins ne fussent garnis jusque vers le milieu. C’est cette partie inférieure qui doit être dégagée la première de dessus le cintre, en allant de bas en haut, afin d’être en état de contrebuter la partie supérieure. Cette opération doit se faire par intervalles, en raison de la grandeur du diamètre de la voûte, et de ce que les mortiers sont plus frais.
Pour une grande voûte en moellons ou en briques, de 24 à 30 pieds de diamètre, il faut, dans la bonne saison, environ deux mois pour que le mortier ait acquis assez de consistance pour qu’elle n’éprouve aucun effet au décintrement ; il faut encore éviter de faire entrer la clef à coups de masse, ou de la trop forcer avec des coins, parce que cela ébranle la voûte et la fait fléchir vers les reins lorsqu’ils ne sont pas garnis. J’ai vu des ouvriers sans expérience faire rompre, par cette manie, une voûte, et faire écarter les murs avant qu’elle fût ôtée de dessus son cintre.
[…]
Les précautions que nous venons d’indiquer doivent être les mêmes pour les voûtes maçonnées en plâtre, à l’exception du cintre, qu’on peut ôter deux ou trois jours après qu’elles ont été achevées; mais il faut se méfier de la poussée du plâtre, qui est bien plus à craindre que celle de la voûte, parce qu’elle agit avec plus de force.
Rondelet (1834, p.296)
Quelques ingénieurs pensent que, dès qu’on a rempli les joints des clefs, il faut commencer à ôter les couchis et à décintrer, afin que le tassement des voûtes fasse, autant que possible, acquérir sur le champ aux mortiers toute leur consistance. D’autres veulent qu’on attende plusieurs mois pour laisser au contraire le mortier se durcir de lui-même, et éviter tout mouvement par la suite. On a employé l’une et l’autre méthode, sans qu’il en soit résulté des effets bien différents, si ce n’est qu’en général les arches décintrées, avant que les mortiers eussent pris de la consistance, ont offert de plus grands tassements.
Gauthey (1843a, p.270)
Tout se réunit donc pour déterminer le constructeur à attendre pour le décintrement le moment où les mortiers les plus récents auront pris une consistance solide. Il est fort difficile de fixer pour cette opération un délai toujours suffisant; il est évident qu’il dépend de la grandeur des arches, de leur surbaissement, de la nature des mortiers, de la saison dans laquelle on se trouve. Nous dirons cependant que pour les grandes arches (de plus de 20 mètres d’ouverture), un délai d’un mois nous paraît nécessaire. Nous ne voulons pas dire par là qu’un délai moindre entraînerait ou la chute, ou la dislocation de la voûte, mais peut-être une certaine déformation dont le constructeur aurait à se repentir. Pour les voûtes moindres, ce délai peut être abrégé et pour les très petites. voûtes, le décintrement peut être immédiat, si on a quelque intérêt à ce qu’il en soit ainsi. Pour toute espèce de voûte, petite ou grande, le séjour sur le cintre n’a jamais d’inconvénient en ce qui concerne la solidité.
Dupuit (1870, p.286)
Quand les voûtes sont faites en moellon […] Elle doit rester longtemps sur les cintres, pour laisser le mortier prendre de la consistance, et pour prévenir les inconvénients qui résulteraient des différences de tassement entre le massif de la voûte et les têtes.
Gauthey (1843a, p.274)
The centering remains under the ribs unchanged during the vaulting of the compartments. Ribs of large cut stones are so rigid from their previously thin and strong cast joints, that their settlement and crushing is hardly worth mentioning, and the centering remains under them chiefly with regard to the considerable change of loading while the compartments are closed, for which the ribs are not calculated. After the completion of ther compartments, nothing opposes the immediate removal of the centerings for cut stone ribs, yet they are mostly allowed to stand for some days.
For brick ribs it is advisable to leave the centerings somewhat longer, for otherwise aside from accidents the compressions will become so great as to be perceptible to the eye. Hase recommands 4 to 7 days according to the mortar used before removal, and in a wet late harvest to wait even 14 days.
It will be frequently observed, that after partial covering of the compartments a movement occurs in the ribs, so that their upper ends with the keystone rises from the support. […]
Ungewitter et Mohrmann (1901, p.123), trad : Ungewitter et Mohrmann (1920, p.170)
Le blocage des reins d’une voûte est d’une importance primordiale pour sa stabilité, car l’absence de blocage, ou son dégarnissage inconsidéré, conduirait la voûte à sa ruine. Les reins ne sont pas obligatoirement reliés à la voûte ; ils sont souvent bâtis indépendamment, à la suite, et de toute façon avant le décintrement.
Association ouvrière des Compagnons du devoir (2001, p.73)
[Dans la partie sur les voûtes en maçonnerie traditionnelle] Quelles que soient les précautions prises lors de la construction du cintre, de son chargement et de l’exécution de la voûte, des microfissures peuvent apparaître au niveau des joints après le décintrement. Il existe plusieurs façons de parer à cet inconvénient. Lors de la construction, le maçon peut laisser de part et d’autre du rang de clef deux joints longitudinaux à demi remplis. Lorsqu’il atteint ce rang, il pose ses moellons en forçant légèrement sur les rangs voisins afin de comprimer les joints longitudinaux. Le rang posé, il comble les vides laissés par les joints à demi remplis avec un mortier assez sec. Cette opération s’effectue par matage en se servant d’un morceau de bois de la largeur du joint. La voûte est alors mise en tension progressivement, de telle sorte que le cintre se trouve allégé de sa charge. La voûte bandée est alors décintrée après que le maçon a vérifié que les reins sont bien chargés. Il peut également procéder au bandage de la voûte lorsqu’elle est entièrement maçonnée et encore fraîche, en desserrant légèrement les étais et les coins. La maçonnerie se tasse et se bloque d’elle-même progressivement. Le tassement provoqué par ce système de bandage diminuant légèrement la hauteur de flèche, il faut en tenir compte au moment de la pose du cintre.
Association ouvrière des Compagnons du devoir (2001, p.120)
Pour les petites voûtes [d’ogives], toutes les nervures [claveaux des nervures] sont mises en place avant que le poseur ne coule les joints, tandis que pour celles des grandes voûtes, le scellement des voussoirs s’effectue au fur et à mesure de leur pose.
Association ouvrière des Compagnons du devoir (2001, p.170)
Association ouvrière des Compagnons du devoir (2001, p.120) mentionne également le fait de charger le cintre à la clé pour éviter son relèvement, lors que le cintre a grande portée.

4  Tassements et fissures suite au décintrement

4.1  Tassements

Avant même son décintrement, la voûte connaît des mouvements du fait de la souplesse du cintre, d’autant plus grande pour les cintres retroussés. Les mouvements de la voûte en relation avec son cintre sont discutés notamment par Perronet (1773).
Nous nous intéressons ici aux tassements engendrés par le décintrement et à sa suite, également évoqués par .
La difficulté5 d’estimer les tassements est soulignée par tous les auteurs, qui font référence aux tassements connus de constructions antérieures pour donner des ordres de grandeur. Ces ouvrages de références sont d’ailleurs souvent les mêmes, ceux décrits par Gauthey (1843a, p.272-273) qui donne plusieurs valeurs de tassements, qui semble tirer une partie de ses valeurs du mémoire de Perronet (1773).
Deux sources intéressantes et très fournies de tassements des ponts sont :
  • Gauthey (1843b) qui donne pour de nombreux ponts les informations tirées de la construction, dont les tassements et le nombre de jours entre mise en place de la clé et décintrement
  • Séjourné (1914, p.171) avec tableaux des tassements lors du décintrement de nombreux ponts
De plus les tassements vont dépendre de la mise en oeuvre; les joints coulés ou clavés en force (« clavages multiples au mortier de ciment sec » décrit par Séjourné), l’utilisation ou non de vides dans la construction de l’arc, complétés (clavés) après la mise en place de la clé ont également une influence.
La technique de clavage multiple, ou de pose de l’ensemble des claveaux sur cales, avec fichage ou coulage des joints uniquement une fois le cintre chargé, sont des techniques décrites uniquement pour les voûtes des ponts dans les traités anciens.
Les anciennes voûtes étaient en chaux grasse, qui ne faisait prise que très lentement. On décintrait, les mortiers encore plastiques, et on ne s’effrayait pas si une voûte tassait de 1 pouce par toise, soit de 1/144e de sa portée.
Avec nos chaux, qui prennent en moins de deux jours, surtout avec nos ciments, qui prennent en moins de douze heures, on décintre toujours le mortier pris : il faut qu’il le soit assez pour résister; on attend le plus qu’on peut.
La règle attribuée à Morandière, – un jour sur cintre par mètre de portée, – est tout juste suffisante, même pour une voûte à ciment.
Il faut plus attendre en hiver qu’en été.
Il faut plus attendre pour une voûte en béton que pour une voûte appareillée : il y a plus de mortier ; il y durcit moins vite.
Toutes les fois qu’on décintre trop tôt, des joints s’ouvrent.
Séjourné (1914, p.172)
Art. 4. — Que conclure des tassements observés ? — On constate ce qu’il était facile de prévoir.
Le tassement est plus grand avec mortier de chaux qu’avec mortier de ciment; plus grand pour ies voûtes en briques, parce qu’elles ont beaucoup de joints ; plus grand en hiver qu’en été.
On le réduit à très peu de chose par les clavages multiples au mortier de ciment sec.
A le calculer d’avance d’après l’intrados, les matériaux, l’époque du clavage et du décintrement, on perdrait son temps.
Séjourné (1914, p.175)

4.2  Contre-flèche

Malgré cette difficulté à estimer la valeur des tassements, ces tassements sont anticipés dans la majorité des exemples donnés par Gauthey (1843a) sous la forme d’une contreflèche donnée au cintre. Gauthey ne précise pas comment ces contreflèches étaient estimées par les constructeurs. Blondel et Patte (1777, p.58) donne une règle simple liée uniquement à l’épaisseur des joints6
En général, on donne aux cintres une flèche un peu plus considérable que celle que l’on veut obtenir, afin de compenser la flexion.
Benouville (1888, p.276)

5  Conclusion

L’étude des voûtes passe aujourd’hui souvent par les calculs de stabilité, pour déterminer si les murs ou contreforts sont suffisamment dimensionnés pour reprendre les poussées. L’examen du sujet du décintrement montre que cette étape dans la vie de la voûte, qui n’est en pratique jamais documentée, avait une incidence forte sur les déformations au jeune âge de la voûte. Ces déformations ne peuvent pas être appréhendées par l’étude de l’équilibre actuel des voûtes.
Par ailleurs les nombreuses contradictions apparentes entre les différents auteurs tiennent notamment aux fait qu’ils ne traitent pas nécessairement des mêmes objets : les surbaissements, la nature des pierres (ou des briques, les mortiers, les épaisseurs de joints et leur mise en œuvre varient à la fois géographiquement et à chaque époque.
 
Article mis en ligne le : 09/11/2024.
 

Sur l’auteur :

Mathias Fantin est ingénieur structure et docteur en architecture, et il travaille sur la restauration des monuments anciens. Il a fondé en 2014 Bestrema, un bureau d’études structures spécialisé dans ce domaine.
Ces autres articles pourraient également vous intéresser :
  • Décintrement des voûtes - Décintrement des voûtes
    Le décintrement est une étape critique de la construction des voûtes. Il dépend du type de voûte construit (pont, édifice), des matériaux (pierres et mortiers) et aura une incidence sur le chargement, les tassements et les fissures.
  • Résistance et stabilité des remplages - Résistance et stabilité des remplages
    Vérification de la résistance et stabilité des remplages, supports en pierre des vitraux dans les édifices gothiques.
  • La géométrie des voûtes - La géométrie des voûtes
    La géométrie des voûtes renvoie à deux concepts : la forme de l’intrados et l’appareil. Étude des correspondances et divergences entre les deux.
 

Sur l’auteur :

Mathias Fantin est ingénieur structure et docteur en architecture, et il travaille sur la restauration des monuments anciens. Il a fondé en 2014 Bestrema, un bureau d’études structures spécialisé dans ce domaine.
Ces autres articles pourraient également vous intéresser :
  • Décintrement des voûtes - Décintrement des voûtes
    Le décintrement est une étape critique de la construction des voûtes. Il dépend du type de voûte construit (pont, édifice), des matériaux (pierres et mortiers) et aura une incidence sur le chargement, les tassements et les fissures.
  • Résistance et stabilité des remplages - Résistance et stabilité des remplages
    Vérification de la résistance et stabilité des remplages, supports en pierre des vitraux dans les édifices gothiques.
  • La géométrie des voûtes - La géométrie des voûtes
    La géométrie des voûtes renvoie à deux concepts : la forme de l’intrados et l’appareil. Étude des correspondances et divergences entre les deux.

Bibliographie

[Alberti 1485]
ALBERTI, L. B. 1485, De re aedificatoria, N. di Lorenzo, Florence. URL http://architectura.cesr.univ-tours.fr/Traite/Notice/ENSBA_20A4.asp?param=.
[Association ouvrière des Compagnons du devoir 2001]
ASSOCIATION OUVRIèRE DES COMPAGNONS DU DEVOIR. 2001, La maçonnerie et la pierre de taille, Encyclopédie des métiers, vol. 7, Librairie du Compagnonnage, Paris.
[Aubert 1934]
AUBERT, M. 1934, Les plus anciennes croisées d’ogives, leur rôle dans la construction – 2, Bulletin Monumental, vol. 93,  2, p. 137-237. URL https://www.persee.fr/doc/bulmo_0007-473x_1934_num_93_2_10002.
[Aubert 1961]
AUBERT, M. 1961, La construction au Moyen Âge, Bulletin Monumental, vol. 119,  3, p. 181-209. URL https://www.persee.fr/doc/bulmo_0007-473x_1961_num_119_3_8652.
[Benouville 1888]
BENOUVILLE, L. 1888, Cintre, Edition populaire &#233#233;d., Librairie de la construction moderne, Paris. URL http://bibliotheque-numerique.inha.fr/collection/8429-encyclopedie-de-l-architecture-et-de-la/?n=5.
[Blondel et Patte 1777]
BLONDEL, J.-F. et P. PATTE. 1777, Cours d’architecture, ou Traité de la décoration, distribution & construction des bâtiments, vol. 6, Desaint, Paris. URL http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k85705g.
[D’Aviler 1691]
D’AVILER, A.-C. 1691, Cours d’architecture qui comprend les ordres de Vignole, Nicolas Langlois, Paris. URL http://architectura.cesr.univ-tours.fr/Traite/Notice/ENSBA_LES223.asp?param=.
[Dupuit 1870]
DUPUIT, J. 1870, Traité de l’équilibre des voutes et de la construction des ponts en maçonnerie, Dunod, Paris.
[Fantin 2017]
FANTIN, M. 2017, Étude des rapports entre stéréotomie et résistance des voûtes clavées, thèse de doctorat, Université Paris-Est, Paris. URL https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01834617.
[Froidevaux 2001]
FROIDEVAUX, Y.-M. 2001, Techniques de l’architecture ancienne : construction et restauration, 4e &#233#233;d., Pierre Mardaga, Sprimont (Belgique).
[Frézier 1737]
FRéZIER, A. 1737, Théorie et pratique de la coupe des pierres et des bois pour la construction des voûtes et autres parties des bâtiments civils et militaires – Tome 1, vol. 1, Guerin, Paris. URL http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k856861.
[Frézier 1739]
FRéZIER, A. 1739, Théorie et pratique de la coupe des pierres et des bois pour la construction des voûtes et autres parties des bâtiments civils et militaires – Tome 3, vol. 3, Jombert, Paris. URL http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k85688q.
[Gauthey 1843a]
GAUTHEY, E. 1843a, Traité de la construction des ponts, vol. 2, 3e &#233#233;d., Leduc, Liège.
[Gauthey 1843b]
GAUTHEY, E. 1843b, Traité de la construction des ponts, vol. 1, 3e &#233#233;d., Leduc, Liège.
[Gautier 1716]
GAUTIER, H. 1716, Traité des ponts, André Cailleau, Paris. URL http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k85675c.
[Noël 1968]
NOëL, P. 1968, Technologie de la pierre de taille – Dictionnaire des termes couramment employés dans l’extraction, l’emploi et la conservation de la pierre de taille, Paris.
[Perronet 1773]
PERRONET, J.-R. 1773, Mémoire sur le cintrement et le décintrement des ponts et sur les différens mouvemens que prennent les voûtes pendant leur construction, chez Bachelier, libraire, Paris. Google-Books-ID: 2IBsLrbp86sC.
[Pérouse de Montclos 2007]
PéROUSE DE MONTCLOS, J.-M. 2007, Architecture : méthode et vocabulaire, 6e &#233#233;d., Impr. nationale : Ed. du patrimoine, Paris.
[Roland Le Virloys 1770]
ROLAND LE VIRLOYS, C. F. 1770, Dictionnaire d’architecture, civile, militaire et navale – Tome premier, vol. 1, Libraires Associés, Paris. URL http://www.purl.org/yoolib/inha/11748.
[Rondelet 1804]
RONDELET, J. 1804, Traité théorique et pratique de l’art de bâtir – Tome 2 Livres 3 et 4, chez l’auteur, Paris. URL http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k86636q.
[Rondelet 1834]
RONDELET, J. 1834, Traité théorique et pratique de l’art de bâtir – Tome 2 Livres 3 et 4, 7e &#233#233;d., Firmin Didot frères, Paris.
[Séjourné 1914]
SéJOURNé, P. 1914, Grandes voûtes, vol. 5, Bourges.
[Ungewitter et Mohrmann 1901]
UNGEWITTER, G. G. et K. MOHRMANN. 1901, Lehrbuch der gotischen Konstruktionen, vol. 1, 4e &#233#233;d., Tauchnitz, Leipzig. URL http://books.google.fr/books?id=SksAAAAAYAAJ.
[Ungewitter et Mohrmann 1920]
UNGEWITTER, G. G. et K. MOHRMANN. 1920, Manual of Gothic Construction, 3e &#233#233;d., Illinois. URL http://archive.org/details/5631513.
[Ybert 2013]
YBERT, A. 2013, Evolution technique et stylistique de la voûte d’ogives en Picardie de 1140 à 1300, thèse de doctorat. URL http://www.theses.fr/s65041.

Notes :

1 Sur l’apparition du terme « clavage » au XIXesiècle et sa signification, voir Fantin (2017, p.74-76)
2« Enfin, la clef étant posée, on termine la construction d’une voûte, par la bander ou par resserrer les voussoirs par le haut ; ce qui s’opère en enfonçant, avec force, de gros coins de bois entre leurs têtes. »  Blondel et Patte, [1777,p.53
3 « D’abord, il faut élever les reins de la voûte, de manière à assurer autant que possible l’immobilité des points de rupture; tout ce qui peut contribuer à ce résultat doit être fait avant le décintrement. » Dupuit (1870, p.284)
4 « Il y a des Constructeurs qui, au lieu de se presser de faire le décintrement & de l’opérer en un même jour, préfèrent d’en employer plusieurs, & qui veulent qu’on n’enleve chaque jour qu’un petit nombre de couchis correspondants de part & d’autre d’un voûte ; ce qui est très-bien raisonné, ne sauroit que contribuer au succès du tassement, & merite d’être toujours observé dans les voûtes d’une certaine étendue. »  Blondel et Patte, [1777,p.56
5 « Il n’est gueres possible d’être assuré d’avance, combien une voûte pourra baisser pendant ou après son décintrement […] » Blondel et Patte, [1777,p.58
6 « il nous semble qu’on pourroit apprécier sans beaucoup d’erreur à la moitié, la réduction du vuide formé par le total des joints des voussoirs. Ainsi, en supposant que la somme de l’ouverture des joints fasse 60 pouces, la totalité de l’affaissement, repartie selon tout le pourtour de la voûte, peut être estimée environ 30 pouces. C’est pourquoi si l’on trace une voûte de même diamètre, dont le ceintre ait 30 pouces de moins dans son pourtour, on parviendra à connoître à peu de chose près d’avance quel fera l’affaissement ou l’abaissemment d’une voûte vers sa clef, tant pendant son décintrement que par la suite, lorsqu’elle aura reçu entièrement sa charge. Aussi, en conséquence de cet abaissement, faut-il qu’un Architecte ait l’attention de sur-hausser proportionnellement une voûte pendant son exécution, afin qu’elle ait la forme qu’il désire après le décintrement. »  Blondel et Patte, [1777,p.58, uniquement valable pour voûtes en pierre de taille