A Gothic and Biomimetic Forest for the Cathedral,
Paris 2019,
France
On April 15, 2019, Notre-Dame cathedral, which has been keeping watch on Christian and Western culture since the beginning of its construction eight centuries ago, nearly saw its end in the historic fire that devoured its roofs as we watched on in disbelief. Reflecting the all-spiritual splendor of our material and sacred heritage, this sublime lady has undoubtedly reminded us of the frailty of our life and our civilization.
What is more, this powerful fire has awakened our dystopian imagination and somewhat echoed the Church's current identify crisis, as well as the environmental challenges we are facing through climate change.
Now, as we start thinking about Notre-Dame's reconstruction, questions arise as to how we can architecturally summarize the human intelligence of our era and depict the prospects of Catholicism. More specifically: How can we write the contemporary history of our country, but also that of science, art and spirituality together? For it is hardly enough to reproduce the past as it used to be; we must project ourselves towards a desirable future, conveying to the world the thirst for transcendence that propels human beings.
Thus, we seek to present a transcendent project, a symbol of a resilient and ecological future that offers the city Paris a set of solutions inspired by biomimicry, defined here as a common ethic for a fairer symbiotic relationship between humans and nature.
Our Palingenesis project - in Greek παλιγγενεσία, meaning "rebirth", "regeneration" - aims to assimilate the venerable stone nave, to blend in naturally as a vegetal graft harmonizing in one gesture - in one single curved stroke of pencil - the roof and the spire.
From the four gables, the original geometry of the 10 meter-high attic has been respected. As we move towards the transept cross, its triangular section and steep, 55-degrees pitched roofs gradually stretch to shape a vertical spire.
Thus, respecting the inherent principles of descent of the structural loads of the building towards the flying buttresses and the inner fasciculated pillars, the four roofing lines and the four lines of the roof's ribs bend and join together in harmony towards the sky, producing a parametric and light geometry.
Constructed with cross laminated timber beams pre-stressed with carbon fiber slats , the new oak frame seeks to use the minimum amount of material to ensure a low-carbon footprint while offering the greatest transparency to the cathedral.
Transparency, sharing and openness to our society's development: such are the ideas conveyed by this new, diaphanous forest of Notre-Dame, outlining the new face of the Church in the 21st century. A dynamic, agile and contemporary Church.
Its pure and elegant architecture invites us to elevate our spirituality and adopt a much-needed and overly altruistic and humanistic stance towards the world around us, with a view to its better preservation.
The four great hip rafters are oriented towards the cardinal points. Between the four ridges which give the roof its sophisticated character, their curves reincorporate one above the other the monumental, wrought-copper statues of the twelve apostles, and the tetramorphs symbolizing the evangelists. Fortunately, these sixteen statues, work of Adolphe-Victor Geoffroy-Dechaume, had been removed four days before the fire - i.e. on April 11, 2019 - for restoration.
The rooster located and found in the rubble the day after the disaster will crown the spire again; in this position, it should remain the "spiritual lightning rod" and protector of the faithful.
The new architecture of the spire, like a shroud raised from the keystone of the transept crossing, evokes the rebirth but also the mystery of the cathedral and the resurrection of Christ. And under the shroud, life and renewal emerge. Notre-Dame dazzles the world again while amplifying her universal message of peace and her spiritual aspiration.
The idea is use this new architectural "graft" to turn Notre-Dame into a positive energy building, designed to produce more energy than it consumes. Through energetic solidarity with the body of the historic monument, the contemporary, three-dimensional Gothic stained glass graft produces all the electricity, heat and passive ventilation that the cathedral might require, by combining passive systems and advanced renewable energies.
The new wooden frame is covered with a three-dimensional crystal glass dress subdivided into faceted diamond-shaped elements. These crystals consist of an organic active layer, made of carbon, hydrogen, nitrogen and oxygen, which absorbs light and transforms it into power. This energy, stored in hydrogen fuel cells, will be directly redistributed throughout the cathedral.
To avoid any greenhouse effect, these crystalline scales open at the bottom of the frame along the acroterion of the nave and transept, creating thereby a natural air flow towards the top of the spire which mimics a wind powered chimney. This natural ventilation, whose operation is akin to the interior of a termite mound, ensures excellent aeraulic performance.
Furthermore, this roof-spire in the cathedral attic provides a thermal buffer space, which accumulates hot air in winter to better isolate the cathedral, and vents with fresh air in the summer through the evapo-transpiration of plants.
Thus, the cathedral would become an exemplary eco-engineering structure and the Church a true pioneer in environmental resiliency.
At its heart, the Palingenesis project features a garden devoted to contemplation and meditation. Needless to say, this garden serves aesthetic but also nourishing purposes. Indeed, it is cultivated by volunteers and charitable associations to help the most deprived and homeless Parisians.
Aquaponics and permaculture produce up to 25 kilograms of fruit and vegetables per square meter per year. Therefore, up to 21 tons of fruits and vegetables could be harvested and directly redistributed for free each year. To that end, a farmers' market would be held every week on the forecourt of Notre-Dame.
This urban farm is arranged atop the Latin-cross plan of the roof and set in planters, which essentially redraw the layout of six-part vaults on the ground. This geometric garden "à la française" relies on a double-deck structure with light soil to grow its fruits and vegetables along the nave, from East to West, from the two towers to the apse. In the North-South axis, the roofs of the transept hosts aquaponic basins feeding plants with natural, fish fertilizers. Moreover, these water mirrors expand the place by reflecting the rose windows on the North and South side gables.
The crossing of the transept gave way and crumbled to the ground under the weight of the collapse of the spire of Viollet-le-Duc inaugurated in August 1859. Here is a bold proposal to overcome such disaster: let natural light flood the cathedral from the glazed spire towards the choir.
The large arched vault of the intertransept would be rebuilt in structural glass around its four stone ribs, pushing the thrust towards the corners. Natural light would highlight the emblematic identity of this place at the intersection of the main branch of the nave and the transept. The history of the place and its terrible fire would be retranscribed architecturally, offering a new divine atmosphere from the narthex of two spans located between the towers.
In conclusion, we advocate for an exemplary project in ecological engineering that feels true to its time and avoids a pastiche architecture that turns the city into an open-air museum. Circular economy, renewable energies, inclusive social innovation, urban agriculture, protection of biodiversity, without forgetting beauty and spiritual elevation: our reconstruction project feeds on such values to deliver a deep, conscious meaning.
From primitive Gothic in the 12th century to its restoration by Viollet-le Duc in the 19th century , through the radiant Gothic of the 13th century and the flamboyant Gothic of the 14th century, Notre-Dame cathedral undoubtedly arises from centuries of work and multi-faceted inspiration. As such, it is hardy encumbered by useless musings about the overlapping styles inherent in the building.
Each wave of time contributes its alluvium, each race deposits its layer on the monument, each individual brings his stone. Thus do the beavers, thus do the bees, thus do people. Victor Hugo • The Hunchback of Notre Dame (1831)
Vincent Callebaut Architectures
www.vincent.callebaut.org
Le 15 avril 2019, la cathédrale Notre-Dame qui veille depuis le début de sa construction il y huit siècles sur la culture chrétienne et occidentale a failli périr dans l’incendie historique qui enflamma ses combles sous nos yeux sidérés. Reflétant la splendeur toute spirituelle de notre patrimoine tant matériel que sacré, cette sublime dame a sans doute tenu à nous rappeler la fragilité de notre vie et de notre civilisation.
Réveillant nos impressions de dystopie, cet incendie est rentré en résonnance avec la crise identitaire que doit surmonter l’Eglise et avec la crise environnementale que nous traversons au travers du dérèglement climatique.
Penser la reconstruction de Notre-Dame pose la question de savoir comment résumer architecturalement l’intelligence humaine de notre époque et dresser les perspectives d’avenir du catholicisme. Comment écrire l’histoire contemporaine de notre pays, mais aussi de la science, de l’art et de la spiritualité réunis ? Il ne suffit pas de reproduire le passé à l’identique mais bien de se projeter vers un avenir désirable pour signifier au monde la soif de dépassement qui anime chaque être humain.
Notre ambition est de proposer un projet transcendant, symbole d’un avenir résilient, écologique et qui propose pour Paris des solutions inspirées par le biomimétisme comme éthique commune d’un futur prônant la juste symbiose du couple Homme-Nature.
Notre projet Palingenesis - en grec παλιγγενεσία, signifiant « naissance à nouveau », « régénération » - a pour ambition de s’assimiler au vaisseau vénérable de pierre, de se fondre en lui naturellement comme une greffe végétale harmonisant en un seul geste - en un seul coup de crayon incurvé - la toiture et la flèche.
Depuis les quatre pignons, la géométrie originelle des combles de 10 mètres de hauteur est sauvegardée. Vers la croisée du transept, sa section triangulaire et ses toitures à fortes pentes de 55 degrés s’étirent progressivement pour se transformer en flèche verticale.
Ainsi, respectant les principes inhérents de descente des charges structurelles de l’édifice vers les arcs-boutants et les piliers fasciculés intérieurs, les quatre lignes de faitage et les quatre lignes de noues de la toiture se cintrent et s’unifient en harmonie vers les cieux pour générer une géométrie paramétrique toute en légèreté.
Construite avec des poutres en bois lamellé-collé (BLC) précontraintes par des lamelles en fibres de carbone (CFK), la nouvelle charpente de chêne a pour but d’utiliser le minimum de matière possible pour viser la plus grande sobriété carbone d’une part et offrir la plus grande transparence à l’édifice d’autre part.
Transparence, partage et ouverture sur l’évolution de notre société, telles sont les idées suggérées par cette nouvelle forêt diaphane de Notre-Dame esquissant le nouveau visage de l’Eglise au XXIème siècle. Une Eglise dynamique, agile et contemporaine.
Son architecture pure et élégante invite à élever notre spiritualité, à porter un regard nécessairement plus altruiste et humaniste sur le monde qui nous entoure pour mieux le préserver.
Les quatre noues cintrées de la charpente, orientées vers les points cardinaux, réintègrent les unes au-dessus des autres les statues monumentales en cuivre repoussé des douze apôtres et des tétramorphes symbolisant les évangélistes. Ces seize statues, œuvre d'Adolphe-Victor Geoffroy-Dechaume, avaient heureusement été déposées quatre jours avant l’incendie, le 11 avril 2019 pour restauration.
Le coq situé et retrouvé dans les décombres le lendemain du désastre est replacé au sommet de la flèche pour continuer à agir comme un « paratonnerre spirituel » protégeant les fidèles.
La nouvelle architecture de la flèche, tel un linceul soulevé depuis la clé de voûte de la croisée du transept, évoque la renaissance mais aussi le mystère de la cathédrale et de la résurrection du Christ. Sous le linceul, la vie, le renouveau. Notre-Dame se dévoile à nouveau resplendissante tout en amplifiant son message universel de paix et son aspiration spirituelle.
Le concept est de transformer cette nouvelle greffe architecturale en édifice à énergie positive produisant plus d’énergie qu’il n’en consomme. Par solidarité énergétique avec le corps du monument historique, la greffe contemporaine aux allures de vitrail gothique tridimensionnel produit toute l’électricité, les calories et la ventilation passive dont la cathédrale a besoin en associant les systèmes passifs et les énergies renouvelables de pointe.
La nouvelle charpente en bois est recouverte d’une robe de cristaux tridimensionnels en verre solaire subdivisés en losanges facettés. Ces cristaux sont constitués d’une couche active organique, réalisée à base de carbone, d’hydrogène, d’azote et d’oxygène, absorbant la lumière et la transformant en électricité. Cette énergie est stockée dans des piles à hydrogène pour être redistribuée en circuit court dans la cathédrale.
Pour éviter tout effet de serre, ces écailles cristallines s’ouvrent en partie basse de la charpente tout le long de l’acrotère de la nef et du transept pour créer un courant d’air naturel vers le sommet de la flèche faisant office de cheminée à vent. Fonctionnant comme l’intérieur d’une termitière, cette ventilation naturelle assure d’excellentes performances aérauliques.
De plus, cette toiture-flèche constitue dans les combles aménagés un espace-tampon thermique accumulant l’air chaud en hiver pour mieux isoler la cathédrale et ventilant de l’air frais en été grâce à l’évapotranspiration des plantes en été.
La cathédrale deviendrait exemplaire sur le plan de l’eco-engineering et l’Eglise pionnière en résilience environnementale.
Notre projet Palingenesis recèle en son cœur un jardin dédié au recueillement et à la méditation. Mais ce jardin n’est pas seulement esthétique, il se veut aussi nourricier. En effet, celui-ci est cultivé par des bénévoles et des associations caritatives afin de venir en aide aux parisiens les plus démunis et aux sans-abris.
L’aquaponie et la permaculture permettent de produire biologiquement jusque 25 kilos de fruits et de légumes par mètre carré annuellement. C’est donc jusque 21 tonnes de fruits et légumes qui pourraient donc être récoltés et redistribués chaque année en circuit-court sur un marché gracieux qui se tiendrait chaque semaine sur le parvis de Notre-Dame.
Spatialement, cette ferme urbaine se répartit sur le plan de la toiture en croix latine dans des jardinières redessinant au sol le tracé des voûtes sexpartites. Ce jardin géométrique « à la française » plante dans un double-plancher de terre allégée ses vergers et potagers le long de la nef, d’Est en Ouest, depuis les deux tours jusqu’à l’abside. Dans l’axe Nord-Sud, les combles du transept accueille quant à eux des bassins aquaponiques nourrissant les plantes en engrais naturels grâce aux poissons. De plus, ces miroirs d’eau magnifient le lieu en reflétant les deux roses des pignons latéraux Nord et Sud.
La croisée du transept s’est écroulée sous le poids de l’effondrement de la flèche de Viollet-le-Duc inaugurée en août 1859. Nous proposons de transcender ce désastre en osant l’audace de laisser pénétrer la lumière naturelle dans la cathédrale depuis la flèche vers le chœur.
La grande voûte d’ogive de l’intertransept serait reconstruite en verre structurel autour de ses quatre nervures de pierre repoussant la poussée vers les angles. La lumière naturelle soulignerait l’identité emblématique de ce lieu à l’intersection du vaisseau principal de la nef et du transept. L’histoire du lieu et son terrible incendie seraient retranscrits architecturalement lui offrant une nouvelle atmosphère divine depuis le narthex de deux travées situées entre les tours.
En conclusion, nous militons pour un projet exemplaire en génie écologique qui assume son époque avec franchise et non pour une architecture pastiche qui muséifie la ville. Economie circulaire, énergies renouvelables, innovation sociale inclusive, agriculture urbaine, protection de la biodiversité, sans oublier beauté et élévation spirituelle, toutes ces valeurs émane de notre projet de reconstruction pour faire sens en profondeur.
Du gothique primitif au XIIème siècle à sa restauration par Viollet-le Duc au 19ème siècle, en passant par le gothique rayonnant du XIIIème siècle et le gothique flamboyant du XIVème siècle, la cathédrale Notre-Dame est résolument l’œuvre du temps qui passe et qui ne s'encombre pas de considérations stériles sur le chevauchement des styles inhérent à l’édifice.
« Chaque flot du temps superpose son alluvion, chaque race dépose sa couche sur le monument, chaque individu apporte sa pierre. Ainsi font les castors, ainsi font les abeilles, ainsi font les hommes. » Victor Hugo, Notre-Dame de Paris, 1831
Vincent Callebaut Architectures
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