Le sinistre a endommagé les voûtes de la cathédrale, dont la première pierre avait été posée en 1163. "Certaines voûtes ont été détruites par la chute de la flèche ou d'éléments de charpente, d'autres fragilisées par la chaleur ou l'eau", indique Rebâtir Notre-Dame de Paris. L'eau utilisée pour stopper l'incendie a entraîné l'apparition de sels qui a fragilisé les maçonneries. Ces dernières ont donc dû être dessalées. Les voûtes effondrées ont été reconstruites.
"La voûte de la croisée du transept, sous la future flèche, cœur du chantier par son emplacement géographique mais aussi par son importance symbolique, a fait l'objet d'une restauration en plusieurs temps", précise la maîtrise d'ouvrage. Quant aux murs-bahuts, qui surmontent les murs de la cathédrale au-dessus de la naissance des voûtes et supportent la charpente, ils "ont aussi souffert des flammes." Leurs pierres ont été remplacées pour rendre l'assise de la charpente plus solide.
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