Notre-Dame : les premiers résultats du chantier scientifique

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Notre-Dame : les premiers résultats du chantier scientifique

16.03.2022, par

Charline Zeitoun [7], avec Matthias Somm [8] et Cyril Frésillon [9]

À l’occasion de la sortie du film « Notre-Dame brûle » aujourd'hui dans les salles, retrouvez les chercheurs du chantier scientifique CNRS/Ministère de la Culture à l’œuvre depuis l’incendie du 15 avril 2019. Leur mission : percer les secrets des bâtisseurs des XIIᵉ et XIIIᵉ siècles pour aider à la restauration de l’édifice. Voici leurs premiers résultats avec un focus sur la pierre, le fer, l’acoustique et la restitution numérique du monument, double virtuel pour intégrer l’ensemble des données passées, présentes et futures de la cathédrale dans un outil de visualisation interactif 3D.

Ce diaporama a été initialement publié dans CNRS le Journal n° 304 [10]. Il est notamment tiré des vidéos « À Notre-Dame, les matériaux livrent leurs secrets [11] » et « En 2020, la recherche à l’ouvrage pour Notre-Dame [12] », ainsi que du dossier « Notre-Dame de la recherche [13]».

Cette majestueuse vue de la face Nord, que surplombe la flèche ajoutée par Viollet-Le-Duc au XIXe siècle, est le résultat de la superposition de différents nuages de points 3D relevés au laser avant l’incendie. Elle offre aussi, en rouge, une visualisation « fantomatique » de la charpente partie en fumée.

V. ABERGEL/L. DE LUCA/MAP/Vassar College/GEA/Chantier scientifique NDP/Ministère de la Culture/CNRS

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Les datations des charpentes, qui étaient en fait au nombre de trois, sont intégrées dans cette restitution 3D. Elle montre ainsi celle de la nef (en vert), réalisée vers 1215 et celle du chœur (en marron) réalisée vers 1226 en réutilisant une partie du bois de la première charpente (en bleu) construite vers 1185.

K. JACQUOT/MAP/Vassar College/AGP/GEA/Chantier Scientifique NDP/Ministère de la Culture/CNRS

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Cette restitution, en vue de dessus, laisse notamment voir une partie des décombres, dûment numérotés, à travers la zone effondrée des voûtes de la nef.

V. ABERGEL/L. DE LUCA/MAP/SRA-DRAC/AGP/MIS/Chantier Scientifique NDP/Ministère de la Culture/CNRS

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Ici, les charpentes disparues sont restituées à travers les zones effondrées de la croisée du transept, et des voûtes de la nef et du chœur.

V. ABERGEL/K. JACQUOT/MAP/Vassar College/AGP/GEA/MIS/Chantier Scientifique NDP/Ministère de la Culture/CNRS

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Les blocs de pierre de ces zones, retrouvés au sol parmi les débris, offrent d’ailleurs aux chercheurs un défi de taille : ils tentent de les assembler comme un puzzle pour reconstituer l’arc de la nef.

P. de PARSCAU/CNRS Images/CNRS 2021

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Des échantillons de mortier, prélevés sur les blocs effondrés mais aussi via de parcimonieux carottages dans la cathédrale, sont analysés au microscope. Ils commencent à livrer la chimie de leur recette et leurs proportions de quartz (qui vient du sable) et de chaux (qui sert de liant). Assurant la cohésion des blocs de pierre depuis 800 ans, ils s’avèrent assez homogènes et très fins pour l’époque.

P. de PARSCAU/CNRS Images/CNRS 2021

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Quant à l’acoustique actuelle du lieu, elle s’est notamment révélée plus sèche et moins réverbérante qu’en 2015. Pour faire leurs mesures, les chercheurs ont utilisé de nombreux microphones fixés sur des trépieds à roulettes comme celui-ci. Il a fallu le remorquer jusqu’au milieu de la nef, alors interdite d’accès, avec un mini-rover télécommandé et équipé d’une torche pour tracer sa route dans la nuit, à l’abri de la pollution sonore de la journée.

Chantier CNRS Notre-Dame/Groupe Acoustique

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L’effondrement de la charpente a permis de découvrir des agrafes de fer, insérées dans la pierre pour renforcer la construction, et identifiées en haut des murs, dans les chapelles, les bas-côtés et les tribunes.

P. de PARSCAU/CNRS Images/CNRS 2021

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Ces agrafes ont-elles été insérées dans la maçonnerie a posteriori, comme le chaînage posé au XIXe siècle sur le haut-chœur, ou mises en œuvre dès la construction ?

C. FRESILLON/IRAMAT/NIMBE/ArScAn/CEA/Chantier Scientifique NDP/Ministère de la Culture/CNRS

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Des échantillons d'éléments métalliques sont découpés, inclus dans une résine et polis pour être observés au microscope. Selon de premières datations de l’acier mélangé au fer, les agrafes des tribunes ont bien été mises en œuvre dès la construction, dans la seconde moitié du XIIe siècle, ce qui en fait une des utilisations les plus précoces du fer dans l’architecture gothique.

C. FRESILLON/IRAMAT/NIMBE/ArScAn/CEA/Chantier Scientifique NDP/Ministère de la Culture/CNRS

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De nombreux clous, issus de la charpente du chœur, ont aussi été mis au jour. Leur analyse permettra de définir la nature et la provenance des métaux utilisés et les possibilités de remploi lors de la restauration.

C. FRESILLON/IRAMAT/NIMBE/ArScAn/CEA/Chantier Scientifique NDP/Ministère de la Culture/CNRS

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Les scientifiques utilisent un détecteur de métaux pour révéler le fer encore caché dans la pierre. Les recherches ne font que commencer, mais selon eux, l’architecte de Notre-Dame aurait véritablement souhaité renforcer la structure en utilisant massivement des agrafes dès l’origine du chantier pour élever une construction bien plus haute que ses contemporaines.

P. de PARSCAU/CNRS Images/CNRS 2021

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