Les arcs : comment la pierre tient une ouverture

Un linteau de pierre posé sur deux poteaux ne franchit qu'une courte distance, parce que le poids qu'il porte le fait fléchir et que sa face inférieure est tirée jusqu'à s'ouvrir, or la pierre résiste mal à la traction. L'arc contourne la difficulté en ne demandant jamais à la pierre de fléchir. La charge suit la courbe sous forme de compression, un claveau poussant le suivant, jusqu'aux piles de chaque côté, et la pierre supporte une énorme compression avant de rompre. Les arches du pont du Gard ont été posées en grande partie sans mortier et tiennent debout depuis près de deux mille ans grâce à ce principe.

Le revers, c'est qu'un arc ne fonctionne qu'une fois achevé. Les bâtisseurs posaient les pierres en forme de coin sur une armature de bois appelée cintre, qu'on ne pouvait retirer qu'une fois la clef mise en place au sommet. Tout arc pousse aussi vers l'extérieur à ses naissances, ce qui explique qu'une rangée d'arcs s'appuie sur ses voisins et que les cathédrales gothiques, avec leurs arcs brisés et leurs murs hauts et minces, aient vu pousser des arcs-boutants le long de leurs flancs. Au XVIIe siècle, Robert Hooke remarqua qu'une chaîne suspendue, retournée, donne la courbe idéale : la ligne où chaque maillon est en traction pure devient la ligne où chaque pierre est en compression pure.

Sur un écran, les arcs apportent un peu de cette tranquillité. Une seule ouverture encadre ce qui se trouve au-delà, un cloître entier d'arcades installe un rythme que l'œil suit vers le point de fuite, et l'un comme l'autre laissent des pans de mur nu sur les bords, où les icônes se posent sans gêne. Regardez pourtant les joints de près : les fines lignes sombres entre les pierres sont l'endroit où la structure travaille réellement.