INDAGINI GEOGNOSTICHE
Cap. B01 - Storia della Parrocchia di S. Antonino - Pag. B01.06
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La documentazione riguardante la "Storia della Parrocchia di S. Antonino Martire" è tratta dalla ricerca storica realizzata tra il 1998 e il 2000 da Michele Cuzzoni quale parte integrante della Relazione della propria Tesi di Laurea "Recupero del Complesso Parrocchiale di S. Antonino Martire in Comune di Torrazza Coste".
Ulteriori Indagini Geognostiche (06-06-2000)
Dal momento che la Parrocchia intende provvedere ad un
adeguato recupero strutturale - architettonico dei fabbricati di propria
competenza (Chiesa, Canonica e Rustici), il dr. Nava e lo Studio Geologico
Associato presso cui svolge la propria attività, ha ricevuto un successivo
incarico per effettuare ulteriori Indagini Geognostiche, che consentissero di
conoscere con precisione la situazione di S. Antonino.
Queste ultime, eseguite il 06 giugno 2000 con la partecipazione attiva di
Michele Cuzzoni, constano di n. 3 prove penetrometriche dinamiche da ora in poi
indicate con "SCPT" n.1, n.2 e n.3 - utilizzando un penetrometro
statico/dinamico (100 kN) caratterizzato da una spinta di infissione di 10 t
(manicotto sup. 150 mm2, a punta 36 mm), un maglio di 63,5 kg (volata 75 cm,
angolo di apertura 60°), aste lunghe 1 metro; (si veda la fig. 1).
Le indagini si sono svolte secondo la normativa vigente, in modo particolare
seguendo il D.M.LL.PP. 11/03/88 "Norme tecniche riguardanti le indagini sui
terreni e sulle rocce, la stabilità dei pendii naturali e delle scarpate,
i criteri generali e le prescrizioni per la progettazione, l'esecuzione e il
collaudo delle opere di sostegno delle terre e delle opere di fondazione".
Fig. 1: Michele Cuzzoni e il penetrometro statico/dinamico in
esecuzione di SCPT n.2
La presente Relazione Tecnica basa una
parte del proprio lavoro sulla conoscenza della Relazione Geologico Tecnica
delle Indagini Geognostiche presso la Chiesa di S. Antonino.
L'analisi è stata effettuata sul solo terreno ove sorge la Chiesa Parrocchiale e
la Canonica nonché i relativi Rustici, poiché solamente questi edifici sono
rimasti di esclusiva proprietà della Parrocchia, essendo il Cascinale
alienato a nuova Proprietà per opera della Curia Vescovile di Tortona.
Tuttavia la situazione geologica risultante influenza l'intero Complesso.
Per quanto riguarda i risultati delle analisi effettuate - a cui si rimanda per
una migliore comprensione - si possono così riassumere:
L'abitato di Sant'Antonino, compreso tra le quote di 390 m. s.l.m. e 450
m.s.l.m. ca., è edificato sopra terreni di copertura di una potente successione
stratigrafica del periodo "terziario".
Sant'Antonino Superiore - sede delle vestigia dell'antico castello - giace a
circa 100 m. a nord di una faglia che mette in contatto tettonico la Formazione
delle maglie di Monte Lumello con la Formazione delle Arenarie di Serravalle.
Sant'Antonino Inferiore - sede della Parrocchia - è totalmente edificata sui
terreni di copertura della Formazione di Monte Lumello; sussiste inoltre un
sistema di faglie che mette in contatto detta Formazione con il Complesso
Caotico lungo il versante che scende dalla Chiesa verso il sottostante Rio delle
Fontanelle. La Formazione delle Marne di Monte Lumello, è caratterizzata da
"marne calcaree grigio - biancastre a pteropodi, con livelli cineritici
impregnati di silice, da marne sabbiose, e da arenarie grigio - verdastre".
Si può osservare direttamente in sito che, oltre la natura ondulata del terreno,
vi è la presenza di una vistosa controtendenza localizzata a 150 m. ad est del
Cimitero.
L'abitato di S. Antonino Superiore (445 m.s.l.m.) è diviso da quello di S.
Antonino Inferiore dal margine della nicchia di distacco della "frana di
colamento quiescente" - ad una quota di 440 m.s.l.m. - in corrispondenza del
contatto tra la Formazione delle Marne di Monte Lumello con le Arenarie di
Serravalle.
"Il reticolo idrografico è incentrato sul Rio delle Fontanelle"; la
permeabilità primaria del terreno è molto scarsa, a causa della natura del
terreno prevalentemente marnoso - argillosa che rende minima o nulla la
penetrazione dell'acqua: ciò provoca "fenomeni di ristagno, ruscellamento e
reptazione" che originano fenomeni erosivi lungo il versante sinistro del Rio
delle Fontanelle.
La presenza di un "substrato marnoso impermeabile provoca la formazione di corpi
idrici all'interno dei terreni di copertura, e la formazione di numerose
sorgenti".
A Sant'Antonino sono presenti 4 pozzi, di cui quello sottostante alla Casa del
Mezzadro "ha una soggiacenza rispetto al p.c. del pozzo di 9 metri alla data del
6 Giugno 2000" e, quindi, di 12,40 metri rispetto alla quota ± 0,00 misurata
sul punto trigonometrico 397,7 m.s.l.m. situato all'ingresso del vialetto di
accesso al Piazzale della Chiesa.
Tipo di Indagini Geognostiche
Le indagini geognostiche sono costituite da 3 prove
penetrometriche dinamiche (SCPT), realizzate attorno alla Canonica, essendo
quelle statiche impossibili da realizzarsi causa la natura inconsistente del
terreno di ancoraggio del penetrometro.
La Prova Penetrometrica Dinamica (SCPT) consiste nell'infiggere verticalmente
nel terreno una punta conica metallica posta all'estremità di un'asta
d'acciaio.
L'infissione avviene per battitura facendo cadere da un'altezza costante un
maglio di peso standard.
Si contano i colpi necessari per la penetrazione di ciascun tratto dell'asta di
lunghezza stabilita (20 cm) e si deduce la resistenza del terreno che è funzione
inversa della penetrazione per ciascun colpo e diretta del numero di colpi per
una data penetrazione.
Le tre prove realizzate sono state spinte fino alla profondità di m. 5,40;
m. 5,10 e m. 8,40 rispettivamente.
La situazione del terreno, evidenzia tre orizzonti litologici principali
distinti da opportuni parametri geotecnici desunti da fonti bibliografiche e
dall'analisi del grafico di Terzaghi "“ Peck, utilizzando le correlazioni tra
Nspt e coesione non drenata.
Fig. 2: Orizzonti litologici del sito
Lo strato superficiale denominato "Orizzonte A" parte da
p.c. fino ad una profondità variabile da 1,2 a 1,5 m. (vedi fig. 2)
caratterizzato da "litotipi mediamente poco addensati, frammisti a trovanti"
intesi come materiale di riporto.
I Parametri geotecnici principali sono dati da:
peso di volume g : 18 kN/m3
coesione non drenata Cu: 30 - 40 kPa
angolo di attrito interno f: 0°
modulo di deformabilità del materiale E: 40 Kg/cm2
Lo strato mediano denominato "Orizzonte B" è compreso tra la profondità
variabile di 1,2 - 1,5 m. a quella di 8,50 m. ed è caratterizzato da elementi
litologici coesivi (limi "“ argille) con trovanti lapidei.
Parametri geotecnici principali:
peso di volume g : 18 kN/m3
coesione non drenata Cu: 60 - 80 kPa
angolo di attrito interno f: 0°
modulo di deformabilità del materiale E: 50 Kg/cm2
In tale strato, tuttavia, nelle prove SCPT 1 e SCPT 2 si rintraccia un ulteriore
"Suborizzonte B1" di profondità variabile da 3,0 a 3,3 m. caratterizzato
da da una diminuzione del numero di colpi per il suo attraversamento, rispetto
alla media di quelli necessari per l'attraversamento generale dell'Orizzonte B (Nspt
= 10).
In questo caso si ha:
peso di volume g : 18 kN/m3
coesione non drenata Cu: 20 - 30 kPa
angolo di attrito interno f: 0°
modulo di deformabilità del materiale E: 30 Kg/cm2
Alla profondità di circa 8,50 m da p.c. si individua uno strato compatto
"Orizzonte C" (marne - arenarie) caratterizzato dal netto rifiuto
all'avanzamento della punta della prova SCPT.
I valori ricavati sono:
peso di volume g : 20 kN/m3
coesione non drenata Cu: 0 kPa
angolo di attrito interno f: 35°
modulo di deformabilità del materiale E: 150 Kg/cm2
L'argilla del terreno presenta negli Orizzonti più superficiali un "alto indice
di attività " costituito da rigonfiamenti e collassi in seguito a cicli di
umettazione ed essiccamento.
Le molecole di argilla tendono cioè a legarsi con l'acqua, alterando lo stato di
consistenza delle medesime, passando dallo stato solido a quello plastico
giungendo in ultimo a quello liquido.
Così, essa tende ad imbibirsi stagionalmente di acqua rammollendosi (effetto "softening"),
provocando la diminuzione della pressione efficace, dell'attrito e della
coesione del terreno con conseguente riduzione di resistenza a taglio, che è la
principale forza resistente.
Nel caso del Complesso Parrocchiale di Sant'Antonino è utile utilizzare la
formula di Terzaghi per ricavare la capacità portante del terreno sotto le
fondazioni dei vari fabbricati, poiché esse sono continue (nastriformi) in tutti
i fabbricati e il piano campagna d'appoggio della fondazione può considerarsi
orizzontale.
Il metodo di studio applicato da Terzaghi è quello dell'equilibrio limite e
consiste nell'individuare la superficie di scorrimento più critica, ipotizzando
una distribuzione di tensioni lungo di essa e risolvere il problema con
l'equazione di equilibrio globale del terreno considerato come corpo rigido
all'interno della superficie di scorrimento.
Essendo la base di fondazione ruvida - come a S. Antonino - l'attrito e
l'adesione fra terreno e base di fondazione impediscono l'espansione laterale.
Allora il terreno entro la regione ADB (vedi fig. 3) permane in uno stato
elastico e agisce come se fosse una parte della fondazione e penetra nel terreno
sottostante come un cuneo.
Le due facce del cuneo formano l'angolo F con l'orizzontale e la resistenza
offerta dal peso del terreno g, dal sovraccarico q e dalla coesione c si possono
valutare separatamente l'una dall'altra.
Detto cuneo ADB non può penetrare nel terreno finché la pressione sui suoi lati
inclinati non è uguale alla spinta passiva sviluppata dal terreno adiacente e
quindi il carico critico è calcolabile sulla base dell'equilibrio statico del
cuneo ADB.
Fig. 3: Schema di funzionamento della Formula di Terzaghi
Calcolo della Capacità Portante del terreno e Cedimenti
Nel mese di agosto del 1999, la Parrocchia, per interessamento di Michele
Cuzzoni, ha incaricato il geologo dr. Andrea Nava di eseguire alcuni rilievi ed
indagini sul suolo ove si erge la Chiesa Parrocchiale.
La preliminare relazione geologica del luogo evidenzia come la Parrocchia sia
stata edificata:
su "terreni di copertura giacenti al di sopra della Formazione delle Arenarie di
Serravalle, in contatto tettonico con la formazione delle Marne Fossili di S.
Agata a Nord e con la Formazione delle Marne di Monte Lumello a Sud". (cfr. fig.
1).
La formula di Terzaghi utilizzata per il calcolo della capacità portante
è:
Qult = Sc . c . Nc + g . D . Nq + sy 0,5 g . B . Ng
Ove:
Nc, Nq, Ng = fattori di capacità portante adimensionali ricavati con
l'angolo di attrito interno dei materiali dal Diagramma di Terzaghi.
Sc, Sy = coefficienti che dipendono dal tipo di fondazione
g = peso di volume del terreno interessato
c = indica la coesione non drenata
B = larghezza della fondazione
D = indica la profondità del piano di posa da p.c.
I dati proposti nei paragrafi , consentono di ricavare in condizioni non drenate
(Cu > 0 e f = 0). In base alle ipotesi considerate si pone inoltre:
Nc = 5,14 - Nq = 1,03 - Ng = 0 - Fondazione nastriforme: Sc = 1,0; Sy = 1,0
Dalla formula precedente si può ricavare il carico unitario massimo ammissibile
(qa), dividendo la capacità portante del terreno Qult per il fattore di
sicurezza pari a Fs = 3 (D.M. 11/03/88), con la formula:
qa = Qult / Fs
espressa in kg/cm^2
Si può ora procedere al calcolo del Carico unitario massimo ammissibile per i
vari corpi di fabbrica, osservando che per la Chiesa, la Canonica ed il
Campanile si utilizzano i dati forniti dalla Relazione.
Poiché le formule adottano il Sistema Internazionale di misura, tutti i
risultati, in base alle ipotesi fornite, sono espressi in kPa = kN/m^2.
Essendo ancora accettabili per determinati calcoli sui cedimenti la notazione
arcaica di kg/cm2, si riportano i valori convertiti nelle antiche unità di
misura ricordando il fattore di conversione:
1 kPa = 1 kN/m^2 = 100 kg/m^2 = 0,01 kg/cm^2
Fabbricato: Chiesa + Canonica
Orizzonte B - Dati: B = 1,00 m; D = 3,80 m -
Qa = Qult / 3 = 1,2 kg/cm^2
Fabbricato: Campanile
Orizzonte B - Dati: B =1,50 m; D = 4,30 m -
Qa= Qult / 3 = 1,56 kg/cm^2
Fabbricato: Rustico Canonica
Fondazione nastriforme: B = 0,50 m; D = 1,00 m
Orizzonte A: c = 30; g = 18
Dati: Sc = 1,00; Nc = 5,14; Nq = 1,03 ; Ng = 0
Qult = Sc . c . Nc + g . D . Nq + sy 0,5 g . B . Ng
Qult = 1,00 . 30 . 5,14 + 18 . 1 . 1,03 + 0 » 172,74 kPa = 1,72 kg/cm2
Qa = 1,72 / 3 = 0,573 kg/cm^2
Riassumendo, si puಠracchiudere in una tabella i carichi massimi unitari
ammissibili ritrovati con le formule per ognuno dei fabbricati considerati:
Da opportuni calcoli, utilizzando le relazioni di Terzaghi e
di Shultze e Menzenbach, supponendo valida la configurazione delle fondazioni
vista nei paragrafi precedenti, e sottoposte ad un carico applicato
uniformemente e pari alla pressione unitaria ammissibile, si può ottenere il
valore dei cedimenti del terreno di fondazione, calcolato nel lungo periodo (10
anni) se la situazione rimanesse come nello stato attuale (vedi Relazione):
Chiesa + Canonica (DH-2000-2010) = 19,23 cm
Campanile (DH-2000-2010) = 4,73 cm
Rustici Canonica (DH-2000-2010) = 50,25 cm
NOTA: Dopo gli interventi di restauro del 2001-2006, i cedimenti sono risultati
dell'ordine di pochi mm, rispetto ai valori sopraesposti.
Verifica di Stabilità del Pendio e Conclusioni
Si tratta di controllare, in accordo col D.M. 11 marzo 1988,
sez. G, se il terreno in pendio è sicuro o meno, cioè se il suo fattore di
sicurezza è almeno pari a 1,3, come stabilito dal presente Decreto.
Nella situazione a lungo termine, considerando un'inclinazione media di 30°, il
risultato ottenuto è di 0,28, altamente al di sotto del limite di Legge.
Dai dati analizzati la situazione del Complesso Parrocchiale è assai precaria.
Si rimanda ai successivi capitoli per l'analisi in dettaglio dei singoli edifici
e le relative proposte di soluzione.
Testo di
Ing. Arch. Michele Cuzzoni.
A.A. 1999 - 2000. Tesi di Laurea
"Recupero del Complesso Parrocchiale di S. Antonino Martire in Comune di Torrazza Coste - Relatore Prof. A. Bugatti -
Correlatore esterno Arciprete Don Giuliano Sturla, parroco della Chiesa
Parrocchiale di
S. Antonino Martire a Torrazza Coste