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1 - Principes de l’arbre phylogénétique

2 - La couverture en charpente

3 - Églises avec bas côtés

4 - Églises sans bas-côtés

5 - Conclusion

6 - Et après ?

1 - Principes de l’arbre phylogénétique

Un arbre phylogénétique est un schéma de forme arborescente qui représente les relations de parenté entre des groupes d'êtres vivants. Chacun des nœuds de l'arbre représente l'ancêtre commun de ses descendants.

Nous avons imaginé de représenter l’enchaînement des solutions techniques qui ont été perfectionnées pour construire toujours plus grand, toujours plus haut et toujours plus lumineux sous la forme d’un arbre phylogénétique qui met en évidence les relations de parenté entre les différentes types d’édifices religieux médiévaux.

Chaque nœud de l’arbre représente un type d’édifice caractérisé par son couvrement et son élévation. Le passage d’un nœud au suivant correspond à une innovation technique qui répond à une insuffisance ou à une limite des possibilités offertes par les solutions techniques précédentes.

L’arbre est organisé autour des combinaisons pertinentes du triplet plan-élévation-couvrement selon la logique ci-dessous.

Le § 2 aborde la base de l’arborescence, la couverture en charpente.

Le § 3 traites des églises à trois nefs, c’est-à-dire avec bas-côtés, avec des couvertures en pierre.

Le § 4 traite des églises à une seule nef, sans bas-côtés, avec des couvertures en pierre.

Le classement avec bas-côtés ou sans bas-côtés correspond aux schémas de principe ci-dessous :

Le classement églises "halle" et églises avec nef centrale surélevée correspond aux schémas de principe ci-dessous :

La progression selon le couvrement répond aux évolutions des techniques de couvrement :

2 -  La couverture en charpente

L’arbre phylogénétique commence avec la couverture en charpente, mode de couvrement totalement maîtrisé à l’époque, n’exerçant aucune poussée latérale sur les murs permettant ainsi de construire large et haut. Mais le matériaux est très vulnérable car inflammable et putrescible.

Ce mode de couvrement est largement décrit dans les pages qui lui sont consacré :

La charpente

Traversée de l'espace avec le bois

3 -  Églises avec bas côtés

Pour résoudre les faiblesses et les insuffisances du couvrement en bois, les architectes ont développé le couvrement en pierre dont les propriétés, les avantages et les inconvénients sont décrits dans la page Traversée de l’espace avec la pierre.

La première étape fut la voûte en berceau, largement décrite dans les pages qui lui sont consacrées :

La voûte en berceau

Technique de la voûte en berceau

Avec l’apparition du voûtement en pierre, deux écoles se sont développées pour les églises avec bas-côtés :

- Les églises "halle" qui comportent une nef centrale et deux collatéraux ayant pratiquement la même hauteur que la nef pour contrebuter les poussées des voûtes latérales de la nef.   

- Les églises à nef centrale surélevée permettant d’ouvrir des fenêtres hautes au dessus des grandes arcades afin d’éclairer directement la nef.

Pour ces églises à nef centrale surélevée deux types d’élévation se développèrent en parallèle :

- Avec tribunes : les tribunes sont apparues en Auvergne vers la fin du XIIème siècle. Le collatéral comporte deux étages assurant un contrebutement solide permettant de construire plus haut.

- Sans tribunes :  Le bas-côté n’a qu’un seul niveau, le rez de chaussée.

Ce chapitre est structuré en quatre sous-chapitres comme illustré sur le schéma.

     3.1 Les églises "halle"
       3.2 Nef surélevée, au début la voûte en berceau
       3.3 Nef surélevée avec tribunes
     3.4 Nef surélevée sans tribunes

Les structures de type église "halle" sont apparues avec les premiers voûtements en pierre, en berceau. Elles comportent une nef centrale et deux collatéraux pratiquement de la même hauteur. Cette structure résout le problème du contrebutement de la voûte de la nef centrale en reportant, par les voûtes des bas-côtés, les poussées latérales vers les murs extérieurs qui sont stabilisés par des contreforts d'autant plus puissants que la nef est élevée.

1- Les premières églises "halle" avaient des bas-côtés voûtés en ½ berceau, forme qui est intuitivement la mieux adaptée pour contrebuter les poussées latérales des voûtes de la nef. L’inconvénient est que le collatéral ainsi voûté est étroit.

2 - Lorsque la technique fut mieux maîtrisée, le progrès permit de voûter les collatéraux en berceau pour leur donner plus de largeur. Mais l’église reste très sombre car elle n'est éclairée que par de petites ouvertures dans les collatéraux.

4 - Le couvrement en ogive de la nef et des bas-côtés, plus léger, permettra dans la période gothique d’ouvrir de grandes fenêtres. Nous sommes à l’ultime feuille de la branche de l’église "halle" qui est à l’origine de cette appellation que je me suis permis d’appliquer aux églises romanes. L’effet de volume et de luminosité est alors saisissant dans les édifices gothiques comme vous pouvez le voir dans les reportages photographiques. Il n’y a pas eu d’évolutions ultérieures de ce type de structure.

Cette solution technique a été perfectionnée et allégée pour couvrir de vastes espaces non cultuels comme la salle des malades de l’hôpital Saint Jean d’Angers.

La limite de ce type de structure réside dans sa construction : l’équilibre de l’édifice n’est obtenu que lorsque l’ensemble des voûtes est achevé, ce qui nécessite un étaiement considérable qui doit rester en équilibre, notamment pour l’érection des colonnes qui n’ont aucun d’appui durant leur construction.

C’est vraisemblablement pour cette raison que les plus grandes églises "halle" ne dépassent pas une hauteur sous voûte d’une trentaine de mètres. Ce type d’architecture ne fut pas développée au-delà du XIIIème siècle et resta cantonnée, en France, au Poitou et à l’Anjou.

3.2  - Églises avec bas-côtés : nef surélevée, le début

La solution avec nef centrale surélevée eut un plus grand avenir que les églises halle, bien que plus difficiles à réaliser. Au début du couvrement en pierre les églises étaient couvertes en berceau pour la nef et en ½ berceau ou berceau pour les bas-côtés.

La nef centrale surélevée permet d’ouvrir des fenêtres hautes, au dessus des arcades, pour éclairer directement la nef. Cette disposition avait déjà été utilisée pour des édifices couverts en charpente permettant de construire des édifices hauts, larges et lumineux.  L’adoption du couvrement par une voûte en pierre apporta comme nouvelle contrainte, les poussées latérales exercées par les voûtes de la nef. Elles sont transmises au sol par les contreforts des murs gouttereaux jusqu’aux voûtes des bas-côtés, puis transmises aux contreforts des bas-côtés. Ces contraintes limitent la largeur de la nef et sa hauteur. Les murs doivent rester résistant, ce qui limite la dimension des ouvertures.

1 - Comme pour les églises "halles" les premières églises eurent des bas-côtés voûtés en ½ berceau. Saint Trophime à Arles reste une énigme pour être stable malgré une hauteur sous voûte de 20 mètres et des collatéraux hauts de 12 mètres.

2 - L’évolution se poursuivit, comme pour les églises "halle" avec le voûtement des bas-côtés en berceau pour en augmenter la largeur. Ces édifices restent sombres.

3 - Le couvrement de la nef en berceaux transversaux. La technique des berceaux transversaux fort astucieuse fut très peu utilisée. Nous donnons deux exemples de ce type de couvrement pour Tournus et Mont Saint Vinent, églises dont les bas-côtés sont voûtés en arête. Ce type de solution est expliqué dans la page consacrée au couvrement en arête. Cette innovation n’eut pas de suite, la branche s’arrête donc là.

La descendance des églises avec bas-côtés et nef surélevée se divise en deux branches :

- Les églises avec tribunes qui font l’objet du chapitre 3.3

- Les églises sans tribunes, qui font l’objet du chapitre 3.4

Pour construire plus haut il fallait contrebuter plus haut, c’est ce que permettent les tribunes qui consistent à élever des bas-côtés à deux niveaux : un rez-de-chaussée et un étage.

L’explication détaillée de ce principe figure dans la page consacrée aux voûtes d’arête, parce que les premières églises avec tribunes avaient recours au voûtement en arête pour les bas-côtés.

1 - Les premiers édifices romans avec tribunes furent érigés en Auvergne. Les tribunes de ces églises dont la nef est voûtée en berceau, sont voûtées en ½ berceaux. Elles n’ont pas de fenêtres hautes et restent sombres parce que les tribunes ne sont éclairées que par de très petites ouvertures. La logique est proche de celle des églises "halle", mais le double étage des collatéraux qui contrebute les voûtes de la nef n’apporte pas de luminosité supplémentaire.

2 - Quelques tentatives tentèrent d’éclaircir l’édifice en élevant la nef pour percer des fenêtres hautes au dessus des tribunes, comme à Saint Etienne de Nevers, mais la hauteur restait limitée.

3 - Avec l’apparition de l’ogive, la nef et les bas-côtés furent voûtés en ogive, les tribunes étant voûtées en arête, comme à Saint Germer de Fly, dont les tribunes ont été malheureusement détruites, est un des rares exemples.

4 - L’avènement du voûtement en ogive pratiqué dans tout l’édifice (nef, bas-côtés, tribunes) et l’invention des arcs-boutants a permis de construire encore plus haut, encore plus grand et encore plus lumineux. C’est le début de la construction des édifices prestigieux et des grandes cathédrales comme Notre Dame de Paris. Ces édifices ont trois niveaux : grandes arcades, tribunes, fenêtres hautes.

5 – Une innovation intéressante est pratiquée à la collégiale Notre Dame de Mantes la Jolie dont les tribunes étaient toutes initialement voûtées en berceaux transversaux. Cette technique astucieuse des berceaux transversaux pour éliminer les poussées transversales du couvrement n’eut pas plus de succès pour les tribunes qu’elle ne l’avait été pour les nefs de Tournus et de Mont Saint Vincent. 

6 - Mais il fallait construire encore plus haut. Les architectes ajoutèrent un quatrième niveau entre les tribunes et les fenêtres hautes : le triforium. Ce niveau constitué d’ouvertures peu profondes ornées de colonnettes avait deux fonctions : décorative pour l’édifice fini et utilitaire durant la construction pour servir d’ancrages aux échafaudages en sauterelle. La technique du triforium fut très utilisée dans les églises sans tribunes.

7 - Une variante intéressante se trouve dans certains édifices comme la cathédrale Notre Dame de Rouen où, pour alléger la structure et donc économiser la pierre, le deuxième étage des bas-côtés n’a pas de sol. Le bas côté est donc très élevé, mais la grande arcade est surmontée d’une ouverture analogue à celle d’une tribune mais ouvrant sur le vide. C’était un début de tentative d’économie de la pierre.

L’édifice avec tribunes et triforium le plus prestigieux est la cathédrale Notre Dame de Noyon qui représente l’ultime réalisation de la branche des églises avec tribunes. Cette technique, trop consommatrice en pierres, ne fut plus utilisée pour construire encore plus haut. Ce fut l’autre branche des églises à nef surélevée qui permis de construire encore plus haut comme Amiens ou Beauvais. 

Le nœud d’où émerge cette branche rassemble les églises dont la nef et les bas-côtés sont couverts en berceau.

1 -  L’apparition des voûtes d’arête s’appliqua d’abord pour couvrir les bas-côtés moins larges que la nef qui reste couverte en berceau. Comme cela est expliqué dans la page Technique de la voûte d’arête, cette voûte nécessite un étaiement difficile à réaliser qui rend sa construction difficile. Les arêtes en sont les points faibles qui la rende vulnérable pour des portées importantes.

2 - La couverture des nefs en voûte d’arête fut principalement pratiquée en Bourgogne pour des églises dont les nefs restent étroites. Vézelay est sans doute la plus audacieuse des réalisation de ce type avec une portée de 10,60 mètres et une hauteur de 18,50 mètres. Mais, comme l’a montré Viollet le Duc lors de la restauration qu’il effectua entre 1840 et 1859, les voûtes fragiles étaient construites en briques légères et non en pierre. 

3 - Dans la transition vers l’architecture ogivale on trouve des édifices hybrides dont la nef est couverte de voutes d’ogive et les bas-côtés de voûtes d’arête. Pour certaines la voûte d’ogive a remplacé tardivement une voute initialement en berceau afin de réhausser la nef pour l’éclairer par des fenêtres hautes comme à Brioude où à Poissy.

4 - Ici commence l’apparition des premières églises pleinement gothiques où les trois vaisseaux sont couverts d’ogives. Nous sommes au tout début, les fenêtres hautes sont de taille modestes et les murs restent épais pour absorber les poussées de la voûte. Vues d’extérieur ces églises ont une allure romane sans arcs boutants.

5 - Il fallait construire encore plus haut. Sans arcs boutants la nef s’élève, les fenêtres hautes restent modestes. Pour meubler l’espace entre le sommet des grandes arcades et la base des fenêtres hautes les architectes créent le triforium. Ce niveau, parfois appelé fausses tribunes, est constitué d’un passage étroit aménagé dans l'épaisseur des murs au niveau des combles des bas côtés, qui ouvre sur la nef par de petites arcades ornées de colonnettes.  Il a deux fonctions : décorative pour l’édifice fini et utilitaire durant la construction en servant d’ancrages aux échafaudages en sauterelle nécessaires pour procéder au couvrement de la nef.

Mais les techniques de construction atteignent leurs limites. La hauteur de l’édifice rend difficile la résistance aux poussées des voutes de la nef. Parfois les architectes eurent recours à des tirants métalliques pour maintenir les murs comme à Nesle la Vallée, ou à des chaînages des pierres du sommet des murs gouttereaux.

L’arc-boutant

L’invention de l’arc-boutant, flying butress en anglais c’est-à-dire contrefort déplacé, permet de déporter à l’extérieur du bas-côté la culée qui va recevoir la poussée de la voûte de la nef via l’arc. Ce dispositif est expliqué dans les pages L’arc boutant et Technique de l’arc boutant.

6 - L’espace entre le sommet des grandes arcades et le bas des fenêtres hautes est laissé nu, vraisemblablement par souci d’économies lors de la construction.

7 - L’espace entre le sommet des grandes arcades et le bas des fenêtres hautes est soit utilisé pour percer de petites ouvertures permettant d’aérer les combles des bas-côtés, soit décorés d’arcatures décoratives.

8 - L’espace est occupé par un triforium qui horizontalise l’espace intérieur amplifiant ainsi l’impression de perspective.

Ces trois dispositions, et plus particulièrement la numéro 8, furent utilisées jusqu’au XVIème siècle qui marque la fin du gothique et furent généralement reprises pour les constructions néo gothiques au XIXème et au début du XXème siècle.

Voilà donc, pour les églises avec bas-côtés, la branche de notre phylogénèse qui a conduit à l’aboutissement de l’architecture gothique avec les édifices les plus prestigieux comme les cathédrales d’Amiens et de Beauvais qui culminent respectivement à 42,3 et 46,8 mètres.

1 - Le premier pas fut de remplacer la charpente par une voute en berceau. Ls difficultés techniques à surmonter étaient analogues à celles rencontrées pour les églises avec bas-côtés, à savoir les poussées latérales de la voute de la nef sur les murs gouttereaux.

2 - Une idée originale pour éviter d’épaissir les murs latéraux et donc consommer beaucoup de pierre, fut de contrebuter les poussées de la voûte en installant de faux bas côtés couverts de berceaux transversaux à l’axe de la nef. Les parois verticales pouvaient être percées de petites ouvertures permettant de passer d’une travée à l’autre. L’épaisseur des murs gouttereaux était diminuée.

3 - Les techniques de la coupole étaient maîtrisées depuis l’antiquité. Une autre option consista à couvrir la nef de plusieurs coupoles, délimitant ainsi des travées rectangulaires. Cette technique ne permettaient pas d’ouvrir de grandes fenêtres dans les murs gouttereaux qui devaient rester épais pour soutenir la coupole. Cette disposition diminue l’effet de volume et de grandeur de l’édifice en abaissant la perspective longitudinale de la nef limitée à la base de la coupole et non de son sommet.

4 - Il n’y eut pas de transition par la voûte d’arête pour les raisons déjà évoquées à propos des églises avec bas-côtés, le couvrement en berceau fut remplacé par des voûtes d’ogives. Des édifices de taille importante furent érigées au prix de contreforts très massifs, ce qui n’est pas gênant puisqu’ils sont à l’extérieur de la surface utile.

5 - L’apothéose de la maîtrise de la technique gothique, de l’équilibre des forces est atteint lorsque le mur gouttereau disparait, remplacé par des baies vitrées. Les voûtes sont soutenues par les colonnes et les contreforts. Des chaînages en fer au sommet de la structure consolident l’ensemble. Ces techniques sont utilisées dans les Saintes Chapelles et les chapelles royales.

Voici maintenant la représentation complète de l’arbre phylogénétique que nous avons parcouru branche par branche.

Chaque nœud de l’arbre représente un type d’architecture caractérisé par :

- le type de couvrement de la nef,

- le type de couvrement des bas-côtés

- le type de couvrement des tribunes lorsqu’il y en a

- la nature de l’élévation caractérisée par le nombre et le type de niveaux.

Chaque type d’édifice est affecté d’un code qui est utile pour faire des recherches ciblées dans la photothèque

6 - Et après ?

L’architecture néo classique du XVIIème siècle, imprima une rupture esthétique dans l’architecture religieuse mais s’inscrivit dans la suite technologique des progrès conquis par l’architecture médiévale.

Les progrès acquis dans l’art du trait et donc pour la taille de la pierre, l’utilisation du papier pour transmettre les savoirs, les premières tentatives de modélisation des lois de l’équilibre ont permis de revenir à la structure du début de l’architecture médiévale, tellement plus simple à construire : la voûte en berceau !

Les progrès en géométrie descriptive ont permis de percer d’amples lunettes dans la voûte afin de l’éclairer sans l’affaiblir.

Le retour aux principes de l’architecture Romaine où les fonction de soutiens et les fonctions décoratives sont séparées, a entraîné une explosion de la richesse décorative des édifices.

La maçonnerie du gros œuvre, parfois renforcée par des éléments métalliques, est dissimulée sous des parements en marbres finement et somptueusement décorés.

Enfin la pratique du ravalement, tant décriée par Viollet le Duc, s’est généralisée car bien plus économe et facile pour la construction.

L’église Saint Sulpice à Paris illustre ces principes.