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Le 4 juin 1836, suite à l'imprudence de plombiers qui réalisaient des réparations, un incendie se déclare. Le feu se propage rapidement, il détruit la charpente en bois et la couverture de plomb de l'édifice. Par miracle, le Timbre sera préservé, le feu ne montera pas jusqu'à la Lanterne. Le Timbre sonnera imperturbablement les demi-heures. Nombreuses cloches plus basses sont par contre perdues. Elles seront remplacées en 1840 et 1845 par celles qu'on connaît aujourd'hui. La toiture quant à elle est remplacée par une superbe charpente en acier et une couverture de cuivre.

La charpente en acier est un immense magnifique formidable extraordinaire bateau renversé. C'est une charpente à poutrelles de fonte et d'acier, reliée par des arbalétriers qui assurent la rigidité de l'ouvrage. Elle a été conçue par l'architecte Édouard Baron. Lors de la tempête de l'hiver 1997, une partie de la couverture a été arrachée. La toiture est restée longtemps avec des bâches de protection. A ce jour (décembre 2009), tout est rénové. Cette charpente métallique ayant souffert de la corrosion et de la dilatation due aux variations de température, a dû être en partie restaurée entre 1995 et 1997.

La charpente de la cathédrale de Chartres est l'une des plus anciennes charpentes métalliques en France. Elle est construite en 1837 par l'architecte Émile Martin et le serrurier Mignon. La solution adoptée est mixte, alliant le fer forgé et la fonte. Les arbalétriers, dont la courbure est en tiers-point, sont en fonte. Les arbalétriers sont reliés par plusieurs rangées de doubles entretoises, formant un réseau très rigide. Le système de voussoirs boulonnés entre eux et entrecroisés par des barres en fonte s'inspire de certains ponts métalliques anglais. La pente très raide des arbalétriers limite les efforts de flexion, tandis qu'une série de tirants en fer forgé reprennent une partie de la poussée latérale.

Le comble de nef.

La croisée.

L'abside.

Le transept.

Le choeur.

Cette charpente en fer et fonte remplace celle en bois : incendiée le 4 juin 1836. Les travaux commencés en 1836 sous le ministère de Mr. Sauzet, garde des sceaux, Mr. Gabriel Delessert, étant préfet d'Eure-&-Loir, ont été continués sous le ministère de Mrss Persil, Barthe, Girod (de l'Ain), Teste, Vivien, Martin (du Nord), ses successeurs : ont été achevés en 1841. Louis Philippe 1er étant Roi des Français.
Le baron de Villeneuve, préfet d'Eure-&-Loir.
Monseigneur Clausel de Montals, évêque de Chartres.
Adelphe Chasles, maire de Chartres.
Accary-Baron, architecte.
Mignon, constructeur de la charpente en fer et en fonte.
Emile Martin, fondeur à Fourchambault.
Quénéhen, constructeur de la couverture en cuivre.
Piébourg, constructeur de la maçonnerie.

Le bout de l'abside.