Une voûteSelon l’orthographe traditionnelle. (ou vouteSelon les rectifications orthographiques du français de 1990.) est un ouvrage architectural, souvent construit en brique, moellon, pierre, ou béton, dont le dessous (ou intrados) est fait en arc ou en plate-bande. Lorsqu'il est construit en pierre, il est formé par des voussoirs ou claveaux qui, par leurs dispositions, se soutiennent ensemble. On donne aux voûtes différentes dénominations suivant leur forme.
Une voûtelette est une petite voûte.
La surface intérieure ou concave d'une voûte (comme d'un arc ou d'un voussoir) est nommée intrados ; la surface extérieure convexe étant nommée extrados.
Une voûte (ou un arc) est dite « surbaissée » lorsqu'elle a moins de hauteur que la moitié de sa largeur. Elle est dite « surhaussée » lorsqu'elle a plus de hauteur que la moitié de sa largeur.
Plusieurs classifications des voûtes sont réalisables : selon le mode de transmission des efforts ; suivant la forme de l'intrados de la voûte ; suivant le matériau ; suivant la technique de construction.
Éléments matériels constitutifs de la voûte
Une voûte est un ouvrage réalisé en maçonnerie (par exemple en pierre ou brique) ou en assemblages d'autres éléments de construction (par exemple du métal ou du bois), qui a une forme cintrée, en général ; elle sert à couvrir un espace (par exemple une pièce d'un bâtiment, un tunnel, un canal, une citerne, un four en maçonnerie)... +L'arc ou la voûte à claveaux typique comporte :Clé d'arc (ou clé de voûte) Claveaux Extrados Imposte Intrados ou douelles Flèche Portée Écoinçon Pour une voûte en maçonnerie, on parle généralement des éléments matériels suivants : claveau : toutes pierres taillées en forme de coin et qui servent à construire une plate-bande, une architrave, un arc ou une voûte (voir aussi voussoir) ; clé d'arc : dernier voussoir ou claveau que l'on pose au sommet d'une voûte, d'un arc ou d'une plate-bande, pour les fermer et les bander ; douelle : parement intérieur d'une voûte ou d'un voussoir, que l'on nomme aussi intrados ; écoinçon : ouvrage de menuiserie ou de maçonnerie formant l'encoignure de l'embrasure d'une baie. Il désigne aussi l'espace compris entre deux arcs ou entre un arc et une délimitation rectangulaire ; extrados : la surface convexe extérieure d'une voûte qui est régulière., comme la surface concave intérieure est l'intrados ; intrados : surface inférieure ou concave d'une voûte, d'un arc, d'un voussoir.
Raisons de l'évolution de la voûte
L’analyse structurelle d’un édifice tel qu’on la connaît aujourd’hui n’a pas pu exister avant le , car la résolution des équations les plus basiques d’analyse structurelles, telle que la méthode du parallélogramme, n’étaient pas connues. L’analyse structurelle est utilisée aujourd’hui dans tous les domaines de construction.. Elle consiste en des calculs de forces à l'intérieur des éléments constitutifs d'une structure pour savoir si la structure est robuste, et si elle cassait, prédire où. Ainsi, on peut se demander comment les tailleurs de pierres, maçons et autres artisans de l’époque ont pu construire des édifices aussi robustes, encore visible 800 ans plus tard. La hauteur atteinte par les cathédrales des n’a pas été dépassée jusqu’à l'arrivée de l’acier (beaucoup plus résistant que la pierre) et des constructions qui en découlent à la fin du . On peut donc se demander ce qui a permis la construction des édifices qu’on connaît aujourd’hui construits à partir du milieu du .
La construction de telles cathédrales gothiques n'est pas possible avec le style architectural roman. Ce style étant principalement caractérisé par des constructions massives, et des voûtes en berceau reposant sur d'épais murs porteurs. Une construction de style roman ne peut atteindre la hauteur d'une cathédrale gothique : elle s’effondrerait sous son propre poids. Néanmoins, comme l’analyse structurelle n'existait pas à l’époque, on remarque que les édifices de l’époque tel que la cathédrale de Chartres tiennent grâce à la stabilité et non à la résistance. La stabilité d’une construction peut être atteinte par symétrie de construction ou proportionnalité lors de la construction. Par exemple, un haut mur peut être renforcé par des structures de contreventement pour éviter sa destruction. Cette situation est analogue l'effet produit si on comprime une longue barre fine : le flambage. La résistance, quant à elle, joue plus sur la résistance intrinsèque des matériaux et vise à minimiser la quantité de matériaux de construction tout en gardant la même solidité. Une étude de résistance d’une structure requiert l’analyse structurelle. Ainsi il n’était pas nécessaire d’avoir l’analyse structurelle.
Il n’y a pas de logique interne déterministe ou fonction de forme qui définissent l’architecture gothique. La structure des cathédrales gothiques résulte d’une combinaison de plusieurs facteurs combinés entre eux. On peut noter entre autres : croyances religieuses, valeurs esthétiques, de seulement quelques notions de maçonnerie, d’opportunités économiques ou du mode de communication entre les constructeurs.
Il faut savoir que le style gothique tel qu’on le définit aujourd’hui n'était pas connu à l’époque par les constructeurs. Un style architectural est comme tout autre courant d’art, défini après coup par des historiens. Le style gothique est ainsi délimité dans le temps par des constructions de style architectural proche.
Distinction selon le mode de transmission des efforts
thumb|Voûte en encorbellement du trésor d'Atrée. thumb|Galerie du temple de Ta Prom à Angkor : voûtement en pierres de taille, obtenu par deux encorbellements symétriquement opposés. thumb|Étude de la forme « funiculaire » des voûtes pour la reprise des charges de l'église de la Colonia Güell par l'architecte Antoni Gaudí. thumb|Pérouse : porte d'Auguste avec des éléments datant de la période étrusque.
Suivant le mode de transmission des efforts appliqués à la voûte, on distingue cinq types de voûtes : les voûtes en encorbellement ; les voûtes en arc ; les voûtes plein cintre ; les voûtes en arc de cercle ; les voûtes en ogive.
Voûtes en encorbellement
Dans les voûtes en encorbellement, les charges sont transmises par flexion des éléments de la voûte.
On peut voir des voûtes en encorbellement dans la grande galerie de la pyramide de Khéops, la tholos appelé trésor d'Atrée ou tombeau d'Agamemnon ou la porte des Lions de Mycènes, ou dans les tumulus de Bougon.
Voûtes en arc Les voûtes en arc pour lesquelles la voûte travaille comme un arc ou une arche. Les charges verticales sont équilibrées par compression des éléments de la voûte. La stabilité de la voûte suppose la reprise des efforts de poussée au droit de ses appuis.
Elles constituent ce que certains appellent des structures à résistance de forme, c'est-à-dire suivant Salvadori et Heller, .
Ces deux types de voûte sont connus depuis la plus haute Antiquité.
Les voûtes en arc sont déjà utilisées à Ur dans des éléments de décoration de temples mais elles n'ont été développées que par les Romains, soit sous la forme de voûtes en pierres taillées, en particulier pour les ponts en arc, les arcs de triomphe ou les portes des villes, soit en opus caementicium, une sorte de béton constitué de matériaux tout-venant maçonnés avec un mortier de chaux, comme on peut le voir au Panthéon, formant la voûte concrète.
La forme d'une voûte peut être obtenue en traçant le polygone funiculaire des charges.
Distinction suivant la forme de l'intrados On peut distinguer les voûtes suivant les différentes formes de leurs intrados. : les arcs surbaissés quand leur flèche est inférieure à la moitié de leur portée : arc en anse-de-panier, arc déprimé, arc segmentaire, arc plat ; les arcs en plein cintre quand leur flèche est égale à la moitié de leur portée ; les arcs surhaussés quand leur flèche est supérieure à la moitié de leur portée : arcs brisé équilatère, arc brisé, arc brisé en tiers-point, en quart-point, arc outrepassé ou surhaussé en plein cintre, arc surhaussé en anse-de-panier.
On donne aux voûtes différentes dénominations, suivant leur forme : voûte cylindrique, voûte annulaire, voûte plein-cintre ou voûte en berceau : voûte dont la douelle (c'est-à-dire le parement intérieur ou intrados) a le contour de la surface d'un cylindre, d'un anneau, ou qui est en demi-cercle ; voûte surbaissée, voûte elliptique, voûte en anse de panier, voûte plate : voûte dont la courbure est une portion d'ellipse ; voûte en anse de panier, à 2 centres, 3 centres ; voûte surmontée : voûte qui a plus de hauteur que le demi-cercle ; voûte conique : voûte dont la douelle a la forme de la surface d'un cône, que l'on nomme aussi voûte en trompe ; voûte sphérique, voûte en calotte ou voûte en cul de four : voûte qui est circulaire sur son plan et sur son profil ; voûte en arc de cloître : voûte qui est formée par quatre portions de cercle dont les angles sont rentrants ; voûte d'arête : voûte qui est formée par la rencontre des deux berceaux qui se croisent ; voûte en arc outrepassé ; voûte parabolique ; voûte en arc en tiers-point, en quart-point, en lancette ; voûte biaise : voûte en arc dont les faces ne sont pas perpendiculaires à l’axe directeur. Le plan ne forme pas un rectangle, mais un parallélogramme. La voûte biaise est utilisée pour des ponts au croisement de deux voies (route, rivière, canal, voie ferrée) formant un angle marqué.
Voûtes en arc Il existe plusieurs types de voûte en arc : voûte en berceau ; voûte en anse de panier ; voûte d'arêtes, voûte à arêtes doubles, voûtes à arêtes triples ; voûte d'ogive, voûte d'ogives à quatre quartiers, voûte d'ogives à huit quartiers d'une abside, voûte sexpartite, voûte octopartite, voûte d'ogives à liernes et tiercerons ; voûte nervurée ; voûte plate, voûte plate appareillée, voûte plate dallée ; voûte en éventail ; voûte conique ; voûte pyramidale ; voûte en cul-de-four ; voûte en arc-de-cloître ; Voûte sphérique.
Les voûtes caractéristiques de l'architecture romaine, paléochrétienne puis romane sont en berceau. Elles ont la forme d'un arc prolongé. On parle de berceau cintré lorsque la voûte est semi-cylindrique et de berceau brisé lorsque deux pans concaves se rejoignent en pointe au faîte. Le berceau est longitudinal s'il est parallèle à l'orientation de l'espace couvert, transversal s'il est perpendiculaire à celle-ci. Les collatéraux sont parfois voûtés en demi-berceau.
La voûte en berceau est, le plus souvent, renforcée par des nervures désignées par les termes de doubleaux ou d'arcs-doubleaux.
On parle de voûte d'arête lorsque deux berceaux, d'égale hauteur, se croisent en pénétrant l'un dans l'autre (formant une croix de saint André).
Le troisième type de voûte est la voûte d'ogives. Elle peut être quadripartite ou sexpartite (selon qu'elle croise 2 ou 3 ogives, dessinant 4 ou 6 voûtains). La voûte d'ogives est dite barlongue lorsqu'elle forme, à chaque travée, un rectangle dont le côté le plus long est perpendiculaire à la nef. Elle est dite oblongue dans le cas contraire.
Ses nervures se nomment ogives, liernes et tiercerons.
Voûte d'ogive