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ÉTAI, s. m. Pièce de bois droite, rigide, dont on se sert pour soutenir une construction qui menace ruine. On ne peut mettre en doute que les architectes, à dater du XIIIe siècle, n’aient été fort habiles dans l’art d’étayer les constructions, soit pour les consolider au moyen de reprises en sous-œuvre, soit pour en modifier les dispositions premières. La facilité avec laquelle on se décidait, au moment où l’architecture gothique apparut, à changer et reconstruire en partie des bâtiments à peine achevée afin de les mettre en harmonie avec les méthodes nouvelles qui progressaient rapidement, tient du prodige, et ne peut être comparée qu’à ce que nous voyons faire de notre temps.

Comme les architectes de cette époque du moyen âge opéraient sur des constructions généralement légères, dans lesquelles on ne trouve jamais un excès de force, il fallait nécessairement que leurs procédés d’étaiement fussent très-parfaits, car ces constructions pondérées, tenues en équilibre par des forces agissant en sens inverse, ne pouvaient se maintenir debout du moment qu’on en enlevait une partie, et il y avait à craindre, dans certains cas, que les étaiements n’eussent une puissance de poussée assez forte pour déranger l’équilibre des constructions que l’on prétendait conserver. À voir la nature des reprises en sous-œuvre exécutées par les constructeurs du moyen âge, on ne peut douter qu’ils n’aient employé très-fréquemment les chevalements, genre d’étaiement qui porte verticalement sans exercer aucune poussée ni pression. Ainsi les reprises faites vers le milieu du XIIIe siècle dans le chœur de l’église de Saint-Denis, celles beaucoup plus hardies faites à la fin de ce siècle dans le chœur de la cathédrale de Beauvais ; vers le commencement du XIVe siècle, dans les collatéraux du chœur de Notre-Dame de Paris, près de la croisée, dans la cathédrale de Nevers, dans celle de Meaux, dénotent une hardiesse et une habileté singulières. Il nous serait impossible de fournir des exemples de tous les cas d’étaiement qui peuvent se présenter ; l’adresse, le savoir et l’expérience du constructeur peuvent seulement lui prescrire le système d’étaiement que chaque cas particulier demande. Nous nous garderons de prescrire des méthodes bonnes en telle circonstance, funestes en d’autres ; nous nous contenterons d’indiquer des principes généraux. Ainsi, lorsqu’on étaye une partie d’un édifice, on ne doit pas songer seulement à prévenir les effets d’un mouvement dangereux qui s’est produit dans la construction, il faut prendre ses dispositions pour que, la partie à remplacer étant enlevée, les pesanteurs ou les poussées ne puissent agir dans le sens ou contrairement à l’effet produit ; il faut que tout étaiement soit neutre.

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Si, par exemple, nous devons reprendre en sous-œuvre les piles d’un vaisseau dans lequel l’effet indiqué, fig. 1, se serait produit, l’étaiement AB, excellent pour arrêter la torsion des piliers CD, sera dangereux si nous enlevons la colonne DE pour la remplacer par une autre, car les pesanteurs, agissant de C en E, solliciteront l’étai AB à pivoter sur son patin G, et à faire rentrer l’arc IK en I′K ; ce qui produira une dislocation de toute la construction et un affaissement des parties supérieures. Dans ce cas, il faut se bien garder de rien faire qui puisse modifier le bouclement de B en E.
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On doit se contenter de poser une batterie d’étrésillons LM, fig. 1 bis, et de placer de chaque côté de la pile à reprendre des chevalements NO, les arcs latéraux bien entendu étant cintrés ; alors on pourra enlever la pile RP et la reconstruire verticalement en ramenant son pied en R′.
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Lorsqu’il s’agit d’étayer un mur derrière lequel sont construites des voûtes, pour le reprendre en totalité ou en partie, fig. 2, la première opération à faire c’est de cintrer les arcs AB de la voûte ; quant à la pose des étais extérieurs, leur tête doit porter exactement au-dessus du point où la rupture est particulièrement apparente. Si la rupture du mur ou du contre-fort est en C, la tête de l’étai doit porter en D, et pour recevoir cette tête, il est prudent de relancer d’abord dans la maçonnerie un bon morceau de pierre dure afin de ne pas faire porter sur cette tête un parement friable, fatigué ou sans liaison avec le massif.
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Soit A, fig. 2 bis, le vieux parement, on relancera avant tout une forte boutisse B en pierre dure faisant saillie sur le parement, et, posant sous son lit inférieur une bonne calle C en cœur de chêne, on serrera au-dessous la tête de l’étai D. Il n’est pas besoin de dire que l’architecte doit apporter la plus grande attention, en tous cas, au sol sur lequel repose la plate-forme, plateselle, sole ou patin recevant le pied d’un étai ; trop souvent on néglige de s’assurer de la qualité résistante de ces points d’appuis ; il en résulte que les étais enfoncent leurs patins sous la charge. Ces plates-formes doivent être posées sur un sol uni ; elles doivent être larges, épaisses, bien callées suivant l’inclinaison voulue, et garnies en bon plâtre par-dessous. À Paris, l’habitude que l’on a de faire de très-grandes constructions, de reprendre en sous-œuvre des maisons très-élevées et très-lourdes, fait que l’on étaye généralement avec adresse et solidité ; mais en province, nos architectes et entrepreneurs n’apportent pas toujours, dans ces opérations délicates, l’attention et le soin qu’elles exigent.

Le meilleur bois pour faire des étais est évidemment le sapin, parce qu’il est droit, long et extrêmement roide ; il est difficile de faire de bons étaiements en chêne, d’une longueur médiocre généralement, courbe souvent, lourd, d’un levage plus pénible par conséquent. Toutefois, dans les étaiements, le chêne doit être de préférence employé pour les plates-formes, pour les calles et les chapeaux des chevalements, parce que son tissu ne s’écrase pas sous la charge comme celui du sapin. Le peuplier, que dans quelques parties de la France on emploie comme étai, est un bois beaucoup trop flexible ; il se courbe et se tourmente en tout sens sous la charge, si bien moisé qu’il soit.

Pour obtenir un étaiement simple d’une grande puissance, on ne doit jamais se fier à un seul brin de sapin, si gros et sain qu’il soit ; il est nécessaire de doubler l’étai, c’est-à-dire de placer deux étais dans le même plan perpendiculaire à la face du mur ou de la pile à étayer, et de moiser ensemble ces deux étais.

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Un étaiement puissant est celui-ci, fig. 3, et jamais les deux ou trois brins posés dans un même plan ne doivent être parallèles ; ils doivent toujours former un triangle ou une portion de triangle, par cette raison qu’un triangle ne peut se déformer : étant moisés, les brins posés non parallèles présentent un tout homogène, comme une équerre énorme ; tandis qu’étant parallèles, ils peuvent, ainsi que le démontre la fig. 3 bis, si bien moisés qu’ils soient, se contourner sous la charge. Il n’est pas indifférent de poser les étais plus rapprochés au sommet ou au pied. Si (fig. 3) un mur AB présente un bouclement brusque en C, la batterie d’étais devra être posée comme l’indique le tracé D, c’est-à-dire que les deux brins seront plus écartés à leur pied qu’à leur sommet, car le bouclement étant en C, s’il faut soutenir et buter la partie supérieure A, il serait dangereux d’agir sous forme de pression de l’extérieur à l’intérieur en E, ce qui arriverait infailliblement si le grand brin GH prenait charge ; alors on risquerait d’aggraver la rupture de la maçonnerie au-dessous du bouclement. Mais si un mur est bouclé d’une manière uniforme, ainsi que l’indique le tracé F, les deux brins d’étais doivent être plus écartés à leur sommet qu’à leur pied, car si la maçonnerie s’appuie sur le brin supérieur G′H′, et que ce brin prenne charge, toute la pesanteur et la poussée du dedans au dehors se reporteront sur le second brin IK ; il faut alors que celui-ci ne porte pas seulement, mais qu’il contre-butte, par son inclinaison, le bouclement qui tendrait à s’augmenter en K.

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S’il est nécessaire de poser des brins doublés et même triplés dans un plan perpendiculaire au mur à étayer lorsqu’on veut obtenir une grande force, et pour empêcher les brins de se courber dans leur plan, il faut aussi les empêcher de se courber en sortant du plan perpendiculaire, de se gauchir, en un mot ; pour ce faire, il est bon de poser des batteries d’étais comme l’indique la fig. 4, en plan et en perspective ; ces deux batteries non parallèles devront être rendues solidaires par des moises.
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Ainsi, par la disposition des étais, le système ne formera plus qu’un corps solide, très-résistant, représenté par le tracé O, une manière de contre-fort d’un seul morceau ne pouvant ni glisser ni se déformer. Ces sortes d’étaiements sont très-bons pour maintenir des murs de terrasses poussés par des terres, et qui menacent de céder à une très-forte pression.

Rien n’est plus satisfaisant pour l’œil qu’un étaiement bien combiné et exécuté. Tout architecte qui aime son art ne doit pas seulement indiquer la disposition des étaiements, il doit encore veiller avec une sorte de coquetterie à ce que le charpentier emploie des bois proportionnés comme force à leur destination ; à ce que les brins soient nets, bien coupés comme il convient ; à ce que les moises soient entaillées, coupées de longueur, ni trop fortes ni trop minces ; à ce que les plates-formes présentent sous le pied des étais une surface lisse, plane, un sciage, autant que possible, afin de permettre de serrer les étais parfaitement dans leur plan ; à ce que les calles soient proprement coupées, en bon bois, les broches ou pointes qui les maintiennent enfoncées droit ; à ce que les maçonneries sous les plates-formes soient faites avec soin, débordant régulièrement de chaque côté la largeur des plates-formes.

Il se présente des circonstances où on ne peut, ni poser des chevalements, ni des étais ordinaires, ni des étrésillons, et où il faut reprendre, par exemple, une pile en sous-œuvre, parce que les assises inférieures se seraient écrasées ou auraient été endommagées gravement.
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Soit, fig. 5, une pile cylindrique A portant des arcs dans tous les sens, quatre arcs doubleaux et quatre arcs ogives ; cette pile soutient deux ou trois étages d’autres piles avec voûtes : impossible, ni d’étayer, ni d’établir des chevalements. On peut cintrer les huit arcs, mais cela n’empêchera pas le poids des piles supérieures d’agir sur la pile inférieure. Les assises basses de cette pile sont écrasées. Nous établirons un châssis en bois de chêne d’un fort équarrissage qui sera fait ainsi que l’indique le tracé B en perspective, et B′ en plan, avec des joints, des tenons et mortaises gais, des boulons b et des clefs c qui permettront de serrer fortement ce châssis contre le cylindre. Ce châssis enveloppera la pile cylindrique au-dessous de l’astragale du chapiteau (voir le tracé D) ; nous maçonnerons en bon plâtre tout l’intervalle entre le dessus du châssis C et les cornes du tailloir E du chapiteau. Sous les angles du châssis nous poserons huit chandelles G, indiquées aussi en G′ sur le tracé B, assez inclinées pour nous permettre de passer les assises à remplacer H. Mais sous le chapiteau il existe un ou deux tambours intacts qu’il faut conserver. Nous ferons faire quatre équerres en fer, suivant le tracé F, de la hauteur des tambours à conserver ; ces équerres seront fixées avec des vis à tête carrée et entaillées sur le châssis ; leur patte I viendra mordre le lit inférieur du tambour à conserver. Cela fait, nous pourrons enlever l’assise K à la masse et au poinçon, puis déposer les tambours inférieurs et les remplacer en pierre neuve.
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Si toute la pile inférieure est écrasée, si son chapiteau est brisé, si les sommiers des arcs sont mauvais, nous procéderons de la même manière pour le chapiteau de la colonne au-dessus, fig. 6 : nous ferons passer les huit chandelles à travers les huit remplissages des voûtes (voir le plan M) en P, nous ferons descendre nos équerres en fer jusqu’au point malade, soit O, et nous démolirons toute la partie inférieure pour la rebâtir en sous-œuvre ; enlevant les voûtes (une fois la pile supérieure étayée), nous remonterons d’abord la pile inférieure avec ses sommiers d’arcs, et, cela terminé, on enlèvera les chandelles et le châssis, et on reposera les voûtes sur cintres sans embarras.

Si l’on ne peut se fier à la solidité des chapiteaux ou si les piles n’en possèdent pas, si ces chapiteaux eux-mêmes sont à reprendre parce qu’ils seraient brisés, on peut avoir recours à des chevalements avec chapeaux en fer.

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Il arrive, par exemple, que des piliers (7) recevant deux archivoltes A, deux arcs ogives B et un arc-doubleau C, plus en D la charge de piles supérieures portant des voûtes hautes, ont été affamés, brisés, ou qu’ils se sont écrasés jusques au-dessus des sommiers des arcs. Dans ce cas, pour reprendre ces piliers, leurs chapiteaux et leurs sommiers en sous-œuvre, il ne s’agit pas seulement d’étayer les constructions supérieures ; il faut encore que ces étaiements permettent de manœuvrer de gros blocs entre eux et de les faire arriver à leur place, sans trop de difficulté, de les bien poser et de les bien ficher. Étayer n’est rien, mais étayer de manière à permettre de reconstruire entre les étais est souvent un problème difficile à résoudre. Soit donc E′, en élévation la pile E ; non-seulement cette pile est mauvaise, mais les sommiers des arcs sont brisés jusqu’en F. À partir de ce niveau, la maçonnerie, qui prend plus d’épaisseur, s’est conservée ; il s’agit d’enlever toute la construction comprise entre F et G.
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D’abord, nous poserons un cintre sous l’arc-doubleau C, deux cintres sous les deux arcs-ogives B, puis, fig. 7 bis, nous poserons sous les deux archivoltes A deux étaiements disposés comme l’indique notre tracé ; en HH nous placerons deux étais ordinaires pour bien maintenir le dévers de la pile, nous enlèverons les premiers claveaux des archivoltes de I en K ; ce qui nous permettra de faire deux entailles L dans les tas de charge conservés pour faire passer deux fortes pièces de fer composées de quatre fers réunis M et frettés, d’une force proportionnée à la charge. Ces deux fers reposeront sur des chevalets N portant des chapeaux en chêne O. En plan, cet étaiement présente la projection horizontale tracée en P ; la pile est en E″, les cintres en C′B′B′, les contre-fiches d’archivoltes en A′, les chevalets en N′ avec leurs chapeaux en O′. Les barres de fer sont marquées par deux traits noirs. Les étais de dévers opposés aux poussées sont projetés en H′. Ceci doit être combiné et placé de manière que, à la hauteur des assises des chapiteaux, tailloirs et sommiers, assises que nous supposons en deux morceaux chaque, l’écartement ST entre les contre-fiches A′ et les pieds du chevalement N′ soit assez large pour faire passer ces morceaux. Il faut aussi que le chapeau du chevalet postérieur dégage l’arc-doubleau C et ne puisse gêner le remplacement des premiers claveaux de cet arc s’il y a lieu. Les assises reposées doivent être fortement callées sous le tas de charge V. Les claveaux bien posés et fichés au-dessus des sommiers, on enlève les deux fers L et on bouche les trous peu considérables qu’ils ont laissés. Les chevalets et barres de fer étant enlevés en premier, on enlève les contre-fiches d’archivoltes et, seulement quand les mortiers sont bien secs, les deux étais H. On comprend que l’ordre dans lequel des étais doivent être enlevés n’est pas une chose indifférente, car si les étais remplissent bien leur fonction (et, dans un cas pareil, il faut qu’ils la remplissent puisqu’ils portent seuls toute la charge), lorsque les reprises en sous-œuvre sont terminées, si bien faites qu’elles soient, ce sont toujours les étais qui portent. Du moment qu’on les desserre, les constructions nouvelles prennent charge ; il est donc important : 1º qu’elles ne prennent charge que successivement ; 2º que les pesanteurs agissent sur elles également et dans le sens vertical. Souvent un étai desserré trop tôt ou intempestivement fait éclater les substructions les mieux établies. L’important, c’est de desserrer ensemble les étais en regard, comme, par exemple, dans la fig. 7 bis, les deux batteries d’étais d’archivoltes A. Du reste, il en est des étaiements comme de beaucoup d’autres choses qui tiennent de l’art du constructeur : autant d’exemples, autant de cas particuliers ; par conséquent, autant de procédés applicables à ces cas particuliers. On ne peut que poser des principes généraux et indiquer quelques-unes des mille applications qui se présentent chaque jour. Nous dirons que le premier soin d’un architecte qui veut étayer des constructions, c’est de savoir exactement comment elles ont été faites, quels ont été les procédés employés par les constructeurs, quelles sont leurs habitudes, leurs appareils, quels sont leurs défauts et leurs qualités ordinaires, car on doit parer d’avance à ces défauts et profiter de ces qualités.

Les édifices de la période gothique étant élastiques, toujours équilibrés, il arrive que ces propriétés peuvent vous servir si vous les connaissez exactement, ou qu’elles peuvent déterminer des accidents si vous n’en tenez compte. Nous avons vu reprendre et en sous-œuvre des constructions qui, à cause de leur hauteur et de leur poids énorme, ne pouvaient être étayées, comme des clochers, par exemple, posés sur quatre piliers, et cela par des moyens très-simples, très-peu dispendieux, parce que les constructeurs qui dirigeaient ces reprises savaient profiter de la flexibilité de ces bâtisses et utilisaient les conditions d’équilibre. Mais quand une reprise en sous-œuvre, par les moyens extraordinaires employés, coûte plus cher que ne coûterait la reconstruction totale de la portion du monument à consolider, ce n’est plus de l’art. Disons encore que tout édifice étayé pour être repris exige une surveillance constante. L’architecte doit observer les moindres symptômes qui se manifestent ; l’ouverture d’un jour, la fêlure d’une pierre, sont toujours alors le signe d’un mouvement qui, si faible qu’il soit, doit être constaté, et l’architecte ne se donnera pas de repos qu’il n’en ait reconnu la cause pour y remédier. Une calle mise à propos, une chandelle posée à temps, préviennent souvent les plus sérieux accidents. Si des mouvements se manifestent, faut-il au moins qu’ils viennent pour ainsi dire en aide à l’architecte, qu’ils entrent dans son système général de soutènement. Il est même de ces cas très-graves où l’architecte doit provoquer ces mouvements, comme l’habile médecin, pour traiter une inflammation locale, attire le mal sur une autre partie du corps. On pourrait dire que tout étaiement dans les constructions consiste à prévenir un mal ; mais dans les édifices gothiques, il ne suffit pas de prévenir, il faut détourner ce mal : car, le système de la bâtisse gothique reposant sur les lois d’équilibre, si un point faiblit, toutes les pesanteurs verticales ou obliques se reportent sur ce point faible : il s’agit donc de rétablir ces lois d’équilibre, et, pour cela, non-seulement il faut soutenir et reprendre la partie qui souffre, mais il faut reporter ailleurs les pesanteurs excédantes ; autrement, la reprise achevée, l’équilibre serait toujours rompu, et le mal auquel on aurait apporté remède sur un point se produirait bientôt ailleurs.