Les secrets des bâtisseurs du Moyen Âge

Cathédrales ou châteaux forts, comment les bâtisseurs du Moyen Âge ont-ils réussi à élever des monuments aussi hauts, grands et solides ? Les moyens techniques de l’époque et l’absence de matériaux modernes rendaient la tâche compliquée. Heureusement, ils ne manquaient pas d’astuces et d’ingéniosité.

Enluminure d'un chantier médiéval
La construction du Temple de Salomon. Sans être perturbé par l’anachronisme, l’artiste a figuré un chantier médiéval au pied d’une grande église de son temps. Les outils des sculpteurs et tailleurs de pierre sont fidèlement représentés. Enluminure tirée de Flavius Iosephus, Antiquitates iudaicae, Fondation Martin Bodmer, Cod. Bodmer 181 (XVe siècle)

« En l’espace de trois siècles, de 1050 à 1350, la France a extrait plusieurs millions de tonnes de pierre pour édifier 80 cathédrales, 500 grandes églises et quelques dizaines de milliers d’églises paroissiales. La France a charrié plus de pierres en ces trois siècles que l’ancienne Égypte en n’importe quelle période de son histoire ».

Jean Gimpel

Et encore, l’historien Jean Gimpel ne compte pas les autres grandes constructions du Moyen Âge que sont les châteaux forts.

Ces blocs de pierres, il a fallu les tailler pour leur donner une forme parfois complexe. Il a fallu les transporter puis les hisser jusqu’au sommet des murs et au niveau des voûtes. Enfin, il a fallu lutter contre les forces déstabilisatrices qui pouvaient mettre à bas ces téméraires monuments.

Malheureusement, les bâtisseurs nous ont laissé très peu de témoignages sur leur façon de bâtir. En regardant les enluminures des manuscrits, en analysant les édifices et en visitant les chantiers de reconstitution, historiens et archéologues tentent de retrouver les techniques de construction médiévales. Ce qu’ils ont découvert est déjà fascinant.

Partons sur les chantiers pour comprendre comment les artisans du Moyen Âge arrivaient à élever des architectures colossales.

Comment tracer les plans ?

Le plan des grands monuments médiévaux, cathédrales ou châteaux forts, repose sur trois formes basiques : le cercle, le carré et le triangle. En les combinant, les maîtres d’œuvre (les chefs du chantier) parviennent à tracer des figures plus complexes.

Dans leur panoplie d’outils, le compas et l’équerre sont leurs plus fidèles compagnons quand ils doivent représenter leur rêve de pierre sur le parchemin ou au sol.

Sur le chantier expérimental du château de Guédelon, ils recourent aussi à un objet qui semble magique : la corde à 13 nœuds. Les nœuds délimitent 12 intervalles réguliers. En tirant vers soi certains nœuds, il est très facile et rapide de composer des formes géométriques basiques.

Corde à 13 noeuds
La corde à 13 nœuds peut réconcilier les élèves fâchés avec la géométrie. On peut tracer différentes formes géométriques selon les nœuds que l’on tire. Le triangle de Pythagore est l’une des figures les plus utiles car elle permet de créer un angle droit. Sans surprise, ce triangle rectangle respecte la règle de Pythagore : la somme au carré des deux petits côtés équivaut au carré du long côté (hypoténuse), soit en langage mathématique : 4²+3²=5²

Néanmoins, la corde à 13 noeuds ne semble pas employée au Moyen Âge, comme l’explique Jean-Michel Mathonière, spécialiste des compagnonnages :

Il s’agit ni plus ni moins que d’une légende inventée à la fin des années 1970. Nous ne possédons absolument aucune source médiévale ou post-médiévale sur cette fameuse corde.

J’ai exploré des centaines de miniatures représentant des chantiers, les textes. etc. Non seulement il n’y a aucune mention, mais aussi, et c’est plus ennuyeux encore, ça n’a absolument aucun sens sur le plan technique par rapport aux connaissances géométriques des bâtisseurs d’antan et à l’usage d’un simple cordeau pour établir l’angle droit avec bien plus de précision.

Dommage, j’avais dessiné le beau schéma ci-dessus pour vous expliquer cette corde 🙁

Comment tailler une pierre ?

Selon leur rôle et leur emplacement, les pierres prennent des formes plus ou moins élaborées. Un mur d’enceinte sera constitué de simples parallélépipèdes alors qu’un fenestrage de cathédrale gothique nécessite des blocs moulurés et courbes.

Dans ce dernier cas, les tailleurs de pierre s’appuient sur des sortes de patrons en bois pour s’assurer de reproduire exactement la forme originale : les gabarits (ou moles).

Gabarit de taille de pierre
Un artisan travaillant au château expérimental de Guédelon vient de façonner un voussoir, c’est-à-dire une des pierres formant un arc. Remarquez qu’il a eu besoin de trois gabarits : un pour la courbure interne de l’arc (l’intrados) et le joint, un pour le profil de l’arc, un dernier pour les deux moulures creuses (les cavées). Extrait de l’excellente vidéo “les Feux de Guédelon, saison 3, épisode 3.

Une fois les différents éléments façonnés, les tailleurs doivent vérifier leur assemblage au sol, avant de les envoyer sur le lieu de pose.

Fenestrage
Ce fenestrage est composé de plusieurs pierres moulurées qu’il faut déposer au sol pour vérifier le bon assemblage. Chantier de démonstration au pied de la cathédrale de Bayeux en juillet 2018

Comment élever un mur de pierres ?

Vous ne serez pas trop dépaysé : la méthode ne semble pas différente de celle des maçons d’aujourd’hui assemblant des agglos. Une truelle à la main, le maçon médiéval étale une couche de mortier (un mélange de chaux et de sable) puis y dépose les pierres taillées.

Ne croyez pas que le mortier serve de colle. C’est plutôt un tampon, un matelas. Il empêche que les pierres se touchent. Sinon, sous l’effet de la chaleur ou de la compression, elles se cogneraient puis se fractureraient.

Régulièrement, l’artisan vérifie l’horizontalité du mur à l’aide d’un pendiculaire, l’ancêtre du niveau à bulle. Il s’assure de la verticalité grâce à un fil à plomb.

chantier médiéval
Au premier plan, des maçons montent des murs et des tours. Remarquez que celui de droite tient un fil à plomb. Cette remarquable enluminure du XVe siècle a l’originalité de montrer les autres métiers du bâtiment : derrière les maçons, se tiennent un sculpteur, un faiseur d’enduit, un couvreur de chaume et un charpentier. Au fond à gauche, on aperçoit un carrier monté sur un bloc de pierre. Le mortier se fabrique dans le bac en bas à droite. A proximité, remarquez la brouette, invention médiévale. Image extraite du manuscrit Français 9342, Geste ou Histoire d’Alexandre, roi de Macédoine, Gallica/BNF

Dans un même souci d’ostentation, les puissants commanditaires comme les princes, les évêques ou les abbés exigent des murs appareillés en pierres rectangulaires. Or, comme les tailleurs de pierre doivent y passer plus de temps, cela coûte cher. Surtout quand le mur fait 6 à 7 m d’épaisseur comme dans la tour Constance à Aigues-Mortes ou au château de Coucy (Aisne).

Astucieusement, on se contentait de tailler les belles pierres pour les parements. Entre les parois externes et internes, on intercalait un fourrage composé de mortier et de pierres informes. D’extérieur, vous ne vous doutez pas de cette maçonnerie montée à l’économie.  

Comment construire une voûte ?

La mission semble périlleuse pour les maçons : poser une à une les pierres constituant l’arc (les fameux voussoirs) tout en étant suspendu au-dessus du vide.

En réalité, les charpentiers (encore eux) rendent la tâche plus facile. Sur un échafaudage, ils installent un coffrage en bois, appelé cintre, qui épouse la courbure de la voûte projetée. Les voussoirs sont ensuite posés sur ce cintre. Une fois toutes les pierres en place jusqu’à la clé de voûte, on retire cette structure. C’est le moment où les charpentiers et les maçons retiennent leur souffle. Normalement, l’arc ne bouge pas grâce à l’emboîtement des voussoirs.

maquette de cintres
Arc en cours de construction. Maquette conservée au Cathédraloscope de Dol-de-Bretagne

Comment hisser les matériaux ?

Les cathédrales dépassent généralement les 50 m de hauteur. Pour porter les pierres et les poutres, les bâtisseurs du Moyen Âge auraient été heureux d’utiliser des moteurs à explosion ou l’énergie électrique. Ils ont dû se contenter de leur propre force.

Contrairement aux Égyptiens de l’Antiquité, ils ne demandent pas à une armée d’esclaves de tirer très fort une corde. Plus ingénieux, ils peuvent compter sur les charpentiers pour leur fabriquer des engins de levage.

Engin de levage
La tour en construction porte une chèvre équipée d’un treuil à bras. Manuscrit du XVe siècle, Boccaccio, Des cas de nobles hommes et femmes, traduit par Laurent de Premierfait, Add MS 35321, British Museum

Pour les pierres les plus lourdes, on emploie la grue la plus puissante du Moyen Âge, la roue à écureuil. Il suffit de deux humains à l’intérieur de la cage pour élever une pierre de 600 kg, par exemple une clé de voûte.

Roue à écureuil sur un chantier
Un détail cocasse de cette image : dans la roue à écureuil, l’homme marche tout en mangeant. Enluminure extraite du manuscrit, la Bible du croisé, années 1240, Morgan Library

Ces machines ne doivent pas occulter des solutions de transport moins techniques sur le chantier. Des manœuvres passent leur journée à porter sur leurs épaules des pierres, des paniers, des auges remplis de mortier. Les enluminures décrivant un chantier ne manquent jamais de montrer ces allées et venues.

chantier médiéval
Ces manœuvres sont assez bien lotis. L’un s’aide d’une brouette tandis qu’une rampe permet de monter jusqu’au chantier. Parfois, il faut emprunter une échelle, situation dangereuse quand on doit porter en même temps. Habilement, le manœuvre monté sur la rampe a mis l’auge de mortier sur sa tête ! Remarquez enfin la ligne pointillée formée par les trous de boulin tout le long des murs. A l’intérieur, s’encastraient les poutres destinées à supporter les échafaudages. Enluminure du XVe siècle extraite du manuscrit Français 22547, Faits du Grand Alexandre, Gallica/BNF

Pour accéder aux hauteurs, ces manœuvres empruntent des échelles et rampes, et plus rarement représentés, les escaliers construits aux angles des églises.

Comment les cathédrales gothiques arrivent-elles à atteindre de telles hauteurs ?

Le problème du levage résolu, il reste un dernier souci : faire que le bâtiment ne s’écroule pas. A priori, l’exercice ne semble pas insurmontable. Empilez des pierres pour faire un mur ou un pilier, soyez sûr que, sous un tel poids, l’ensemble se maintiendra debout, à condition d’avoir creusé au préalable de bonnes fondations. Toutefois, quand vous atteignez une certaine hauteur, le vent commence à perturber cet équilibre. Plus vous tutoyez les sommets, plus il souffle fort. La partie supérieure des murs se met à bouger avec la toiture.

Ces forces de déstabilisation augmentent avec la mise en place de voûtes. Leur poids exerce des pressions latérales sur les murs et les piliers. Des fissures apparaissent ; les murs se déversent. Catastrophe en vue ?

Généralement non, car les maîtres d’œuvre ont conscience de ces problèmes. La structure des cathédrales gothiques est donc conçue pour contrer ces forces dangereuses. C’est la raison d’être, par exemple, de l’arc-boutant : il appuie aux endroits où l’église risque de s’écarter.

arc-boutant à Reims
Les doubles arcs-boutants de la cathédrale de Reims. Du solide !

Les bâtisseurs du Moyen Âge étaient-ils si doués ?

Force est de constater que des accidents se sont produits. À Bourges et à Sens, une tour de la cathédrale s’est effondrée ; à Beauvais, une partie du chœur tombe en 1284 puis la tour lanterne en 1573.

En général, la catastrophe se devance, car les écroulements sont prévisibles. Dès que des signes de déformation apparaissent, une équipe de bâtisseurs intervient pour renforcer la maçonnerie. Ici, elle ajoute un contrefort, là elle ceinture l’édifice par un chaînage en fer.

Résultat, les grandes églises médiévales ont plutôt bien traversé les siècles. Les maîtres d’œuvre ont réussi cet exploit sans recourir à des calculs scientifiques sur la résistance des matériaux ou la force des poussées. Juste en s’appuyant sur leur intuition et leur expérience. Félicitations.

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23 Responses

  1. bezard jean michel dit :

    Toujours aussi instructif et passionnant pour tous las amoureux mais un peu inculte de ces magnifiques constructions
    merci

  2. Mireille FISCHER dit :

    super enfin j ai bien compris la construction de nos églises.
    mes félicitations à nos ancêtres qui n avaient pas d ordinateur pour concevoir nos cathédrales

  3. florence de cornelissen dit :

    Merci pour cet article très simple et facile à comprendre. Est-ce qu’il serait possible d’avoir des références bibliographiques pour approfondir le sujet ? Du moins s’ils sont abordables par le commun des mortels que nous sommes…. Merci beaucoup

  4. Yves JANNY dit :

    Bonjour Laurent,
    Merci pour tout ce travail de recherche.; et je sais ce que cela représente…; je suis toujours à la recherche de tous les éléments concernant la cathédrale Saint Pierre.
    Je me permets de compléter tes références bibliographiques
    1 – dont une adressée plus particulièrement pour les enfants. Les bâtisseurs de cathédrales par François ICHER édition De La Martinière Jeunesse
    ISBN 9 782732 441 818.
    2 – Par D DURET Editions LETOUZEY :Architecture religieuse. ( imprimé en 1950)
    3 – Par Daniel ROPS édition Le Centurion : Comment on bâtissait les Cathédrales…

    Voila ma pierre à l’édifice..
    en complément, je peux citer le livre de Michel LHEURE – Le Triforium construction et fonctions XI – XVIème siècle – Diffusion Picard ISBN 978 27084 0905 7

  5. : La loge mere est celle dans laquelle le franc-macon a ete initie. La loge est le lieu des reunions (tenues) des francs-macons, par analogie a la loge des batisseurs de cathedrales, batiment modeste et provisoire ou se reunissaient les maitres, compagnons et apprentis.

  6. Paul Claes dit :

    Belle synthèse, qui invite et donne envie d’approfondir l’un ou l’autre aspect du sujet.

    Autre chose, en pensant au références demandées, c’est l’occasion, en ces temps de confinement de (re-) lire “Les étoiles de Compostelle” de Henri Vincenot. La corde à 13 noeuds y est bien évoquée. Bien sûr, il s’agit d’un roman, mais il plonge le lecteur dans l’époque du sujet traité par Laurent.

  7. Yves JANNY dit :

    Bonjour Laurent,

    Histoire d’en rire;; si je peux dire , le confinement nous permets aussi de lire, de relire certains documents; c’est ce que je viens de faire en particulier au sujet des loges et relu ta mise au point concernant le lien entre francs-maçons et cathédrale.
    A titre information dans le livre de Pierre du Colombier – paru en 1953 – LES CHANTIERS DES CATHÉDRALES – dans le chapitre 3 intitulé La Main d’Oeuvre , il est question des loges et des francs-maçons ( pages 32 à 49 ) et ces pages peuvent nous éclairer.. pour bonne suite.

  8. Le Baragosse dit :

    : La loge mere est celle dans laquelle le franc-macon a ete initie. La loge est le lieu des reunions (tenues) des francs-macons, par analogie a la loge des batisseurs de cathedrales, batiment modeste et provisoire ou se reunissaient les maitres, compagnons et apprentis.

  9. Yves JANNY dit :

    Un bref résumé de ce qu’écrit Pierre du Colombier :
    <>
    Nous pouvons aussi noter que vers le milieu du XV ème siècle, en Allemagne, cette fois, nous nous trouvons en face d’une oganisation autrement ambitieuse.

    Voilà un raccourci de ce que Pierre de Colombier avait écrit.

  10. Yves JANNY dit :

    Bonsoir Laurent et ami(e)s;

    Je tente à nouveau de transmettre une faible partie de ce qu’à écrit Pierre du Colombier en souhaitant que l’intégralité de mon message passe.
    Donc je cite : page 39.;;; et suite;
    – à l’époque de la constructions des grandes cathédrales, les ouvriers sont des ouvriers de condition libre. On rencontre bien, çà et là, dans les textes anciens, trace de serfs qui travaillent à tel ou tel édifice, voire d’un serf qui s’est donné à l’Oeuvre d’une cathédrale. Il faut aussi compter, mais dans les monastères seulement, sur les convers (fatres barbati) et oblats qui font office de gens de métier. D’après Trithème, il y avait à Hirsau une cinquantaine d’oblats et une soixantaine de barbati. La règle cistercienne impose, autant que faire se peut, le silence aux convers qui travaillent comme maçons et à ceux qui les dirigent. Leur habilité devait être considérable car en 1224 l’empereur Frédéric II prenait à son service les convers des abbayes cisterciennes pour se faire construire des châteaux et des maisons. Cependant Knoop et Jones ont victorieusement démontré que les convers représentent fort peu en nombre… suite par un autre envoi…

  11. Yves JANNY dit :

    suite 1 écrit Pierre du Colombier page 41..

    Comment des lieux religieux ou féodaux eussent-ils été compatibles avec le caractère migratoire de la main-d’oeuvre des cathédrales? Non seulement cette main d’oeuvre est libre mais en nombre de cas nous avons la preuve qu’elle est indépendante; elle échappe à l’organisation
    où elle s’emploie. Si les documents français ne sont guère explicites à cet égard, les allemands le sont beaucoup plus.dans le Strasbourg du XIV ème siècle, les querelles ne sont pas rares entre les ouvriers de la ville et ceux de la cathédrale. En faut-il conclure que les bâtisseurs de cathédrales ont une organisation qui leur soit propre? On soulève ainsi le problème généralement négligé chez nous des francs-maçons et des loges…. à suivre

  12. Yves JANNY dit :

    suite 2 écrit de Pierre du Colombier… suite page 41..

    C’est qu’il ne se pose point en France où le nom de franc_maçon, pendant tout le moyen âge, est quasi inconnu. Après un examen détaillé des comptes de la Cathédrale de Troyes jusqu’à la fin du XIV ème siècle, Jules Quicherat arrive à la conclusion que tous les travaux s’exécutent sous le régime de la libre concurrence, à la discrétion du Chapitre – ce qui montre qu’aucune corporation n’a de pouvoir sur les ouvriers – ceux-ci se succèdent et se remplacent sans formalité ni garantie.
    Or, à cette époque le mot franc-maçon a paru en Angleterre où l’on le trouve dès 1376.. L’accord ne se fait point sur son origine. Knoop et Jones penchent pour une abréviation de freestone mason ou mestre mason de franchepeer qui paraît dans les statuts de 1351. Salzman ne met pas l’interprétation en doute.Le terme concernerait donc la matière que ces ouvriers sont capables de tailler, savoir la pierre franche, mais n’impliquerait rien quant à leur situation. Par contre, Frankl voit dans ce mot une allusion à la franchise dont auraient joui les constructeurs des cathédrales à l’égard des corporations urbaines dans la juridiction desquelles is étaient conduits à travailler… à suivre

  13. Yves JANNY dit :

    suite 3 écrit de Pierre du Colombier. suite page 42..

    La loge, matériellement, ce’st la maison de bois ou de pierre où les ouvriers travaillent à l’abri des intempéries. On la voit dans un grand nombre de documents figurés, mais toujours ouverte, ce qui n’est , à mon sens , qu’une convention pour montrer les hommes en train de besogner. Elle existe pratiquement sur tous les chantiers de quelque importance, souvent accolée à la cathédrale.Les ouvriers, en général, n’y habitent point mais y font la sieste de la demi journée. On y serre les outils. Elle peut être chauffée en hiver et d’après les recherches de Knoop et Jones, elle doit généralement contenir douze à vingt tailleurs de pierre.
    Si, en France on n’a aucun lien de supposer que la loge ait jamais pris une existence spirituelle, il n’en va de même ailleurs. En Angleterre, il existe a York dès 1352, des statuts de loge, et qui se réfèrent expressément à une période antérieure. La loge est dirigée par un maître-maçon principal assisté d’un second maître-maçon, qui prêtent serment et sont responsables devant le Chapitre; des amendes sont prévues pour les travaux défectueux…..
    Nous pourrons noter que vers le milieu du XV ème siècle, en Allemagne cette fois, nous nous trouvons en face d’une organisation autrement ambitieuse… cela peut être un sujet à développer…
    Fin et bonne lecture!!

    • Laurent Ridel dit :

      Merci Yves d’avoir patiemment recopié le texte de Pierre de Colombier. C’est un véritable feuilleton. En résumé, en Angleterre au XIVe siècle puis en Allemagne, apparaissent des sources qui démontrent une organisation chez les bâtisseurs (statuts, responsable). A mon avis, on peut supposer une organisation antérieure car il fallait quand même un minimum de coordination et un règlement entre les artisans qui contribuaient à un chantier gigantesque comme celui d’une cathédrale.

  14. Yves JANNY dit :

    Laurent, merci.
    Pour moi, tu as résumé en quelques mots et je partage ton avis quant a avoir un minimum de coordination… je dois avoir des documents sur ces points.
    à bientôt.

  15. Paul Claes dit :

    Oui, bien sûr, on ne lit pas un roman pour sa précision historique, mais je voulais citer la corder à 13 noeuds.
    Plus sérieusement, il y a les oeuvres de Georges Duby, à lire en entier ou à consulter pour une recherche ponctuelle…
    Sans oublier le chevalier Villard de Honnecourt, trouvé par hasard dans mes recherches sur l’empagement, son fameux “Canon” (tout à fait hors sujet ici, à côté de celui “des ateliers” ou de Randier), mais un délice pour les yeux et le cerveau.

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