CONSOLIDAMENTO DEI TERRENI DI FONDAZIONE CON METODOLOGIA SEE&SHOOT® DI GEOSEC®
Background
L’Accademia delle Scienze ha sede in un secentesco palazzo progettato per ospitare un Collegio gesuitico destinato ai giovani rampolli delle famiglie aristocratiche.
La prima pietra dell’edificio venne posata il 15 maggio 1679 da Maria Giovanna Battista di Savoia Nemours. Il cantiere venne diretto da Michelangelo Garove (1650-1713), ma la paternità del progetto è stata a lungo attribuita a Guarino Guarini (1624-1683): il suo nome non compare nelle fonti che riguardano il Collegio, ma è indiscutibile la presenza di influssi guariniani nello stile del palazzo, in particolare nello scalone che permette di accedere alle sale storiche dell’Accademia.
Nel 1773 l’ordine dei Gesuiti venne soppresso e il palazzo passò in proprietà allo Stato sabaudo, che nel 1784 concesse l’ala su via Maria Vittoria all’appena costituita Accademia delle Scienze.
Sotto la direzione dell’Arch. Mino Turvani e dell’Ing. Fabio Maglione dello STUDIO ICIS di Torino, e grazie all’impegno di Fondazione Compagnia di San Paolo, tra il 2005 e oggi i sette piani del Palazzo tra Via Maria Vittoria e Via Accademia delle Scienze occupati dall’Accademia sono stati oggetto di importanti lavori di restauro, rifunzionalizzazione e ammodernamento.
L’intervento di consolidamento Geosec rientra nell’ambito della Quarta fase 2020-2022 dei lavori di restauro in particolare del piano terra, l’interrato, il sottotetto e la specola.
Questa fase di lavori, che si concluderà nel 2022 rappresenta il coronamento degli ingenti investimenti erogati negli ultimi 13 anni dalla Fondazione Compagnia di San Paolo, finalizzati alla valorizzazione di uno straordinario bene architettonico, dotato di un impianto edilizio unico nella città con spazi, decorazioni e allestimenti di grande pregio e attrattività che ospita insieme all’Accademia anche il Museo Egizio, altra istituzione culturale di grandissima importanza e richiamo.
Con gli interventi previsti in questa ultima fase di lavori si completeranno le attività di messa a norma, recupero e rifunzionalizzazione di tutti gli spazi di proprietà dell’Accademia.
Il recupero degli spazi è stato affidato a un Raggruppamento Temporaneo di Imprese tra le quali la C.S.G. Costruzioni. La Direzione Lavori è stata affidata all’Ing. Fabio Maglione dello Studio ICIS. Responsabile dell’intervento la Dott.ssa Chiara Mancinelli.
NOTE GEOLOGICHE, GEOMORFOLOGICHE E IDROGEOLOGICHE
(tratto da RELAZIONE GEOLOGICA- PROGETTO ESECUTIVO REV.01)
Il quadro geologico e geomorfologico
Il settore in esame è situato nella porzione pianeggiante della città che si estende, in prima approssimazione, tra il corso della Dora Riparia (verso Nord) e quello del Fiume Po, la cui asta fluviale delimita verso Est, al piede della collina, le zone più intensamente urbanizzate di Torino; dal punto di vista geologico essa si sviluppa in un settore di affioramento dei “depositi fluvioglaciali rissiani” terrazzati.
I depositi citati e la configurazione morfologica dei settori nei quali essi affiorano sono geneticamente correlabili a successivi episodi deposizionali ed erosivi del Po, della Stura di Lanzo e Dora Riparia; questi ultimi, affluenti di sinistra del Po, incidono gli areali che collegano gli sbocchi vallivi pedemontani alla piana attraversando in senso est-ovest le zone urbanizzate.
Il Po, al contrario, risale verso Nord dalla zona di Saluzzo, descrive alcuni ampi meandri per aggirare il “sistema collinare Torino-Valenza” e dirigersi in direzione Est, verso la bassa pianura padana.
Il quadro geologico-geomorfologico della zona di Torino è piuttosto conosciuto e comune a tutta l’alta Pianura Padana inserita tra i rilievi montuosi dell’Arco Alpino ad occidente e le più dolci colline del Monferrato ad oriente.
La “Carta Geologica” rappresenta uno stralcio, ingrandito alla scala 1:50.000, del Foglio n°56 – TORINO della Carta Geologica d’Italia (edita alla scala 1:100.000).
La successione stratigrafica di questi settori di pianura è caratterizzata, nei livelli superiori,
dalla presenza di depositi alluvionali antichi e recenti, di depositi fluvioglaciali di diversa età e da depositi lacustri di ambiente continentale; sullo stralcio allegato sono rappresentati i seguenti termini:
a3: Alluvioni ghiaioso-sabbiose recenti ed attuali;
az: Depositi ghiaiosi con lenti sabbioso-argillose, fiancheggianti i principali corsi d’acqua, talora debolmente terrazzati, anche attualmente inondabili (ALLUVIONI MEDIO-RECENTI);
a1: Alluvioni sabbioso-ghiaiose postglaciali, ricoprenti in parte i precedenti depositi del fluviale fluvioglaciale wurmiano (ALLUVIONI ANTICHE);
fgr: Depositi ghiaioso sabbiosi, con paleosuolo rosso-arancio, per lo più terrazzati, corrispondenti al livello fondamentale della pianura, raccordantisi con le cerchie moreniche rissiane (FLUVIOGLACIALE E FLUVIALE RISS);
flM-G: Conglomerato poligenico stratificato ad elementi minuti, fortemente cementato, sottostante al Mindel ed affiorante con ripide scarpate lungo il Sangone e la Dora Riparia (INTERGLACIALE MINDEL-GUNZ).
L’edificio oggetto di intervento si localizza in un settore di affioramento dei deposti fluvioglaciali rissiani e non ricade pertanto nella fascia di competenza della dinamica fluviale della Dora Riparia; questi areali debbono pertanto ritenersi generalmente sicuri da fenomeni di inondazione per portate dei corsi d’acqua con tempi di ritorno secolari, anche in considerazione della regimazione pressoché completa di questi ultimi all’interno del nucleo urbano.
L’indagine di dettaglio
Nell’area in esame, che si localizza in un settore privo di problematiche dissesti ve, sono stati eseguiti in passato 4 sondaggi a carotaggio continuo di lunghezza pari a 25m (dicembre 1995) volti ad indagare la natura e le caratteristiche dei terreni all’interno dei quali è fondato il Collegio dei Nobili.
I sondaggi eseguiti hanno messo in luce una situazione stratigrafica caratterizzata dalla presenza, per tutta la profondità indagata, di terreni ghiaiosi con ciottoli all’interno dei quali sono presenti passate più fini sabbiose e livelli più o meno potenti fortemente cementati.
La cementazione di alcune porzioni dei depositi fluvioglaciali è dovuta alla precipitazione del carbonato di calcio e magnesio presente in soluzione sia nell’acqua di falda che nell’acqua di infiltrazione meteorica.
I carbonati presenti in soluzione provengono principalmente dalle acque della Dora Riparia che alimenta la falda superficiale nei periodi di maggior portata.
In tutta l’area è stata riscontrata la presenza di un orizzonte superficiale, di spessore compreso tra 2,5 e 4 metri, costituito in prevalenza da sabbia limosa e ghiaia, con ciottoli sparsi ed elementi lateritici, di consistenza media ma di caratteristiche fisico-geotecniche che possono variare sensibilmente a seconda del punto considerato, in relazione alla sua natura di materiale di riporto.
Al di sotto di questo primo strato si ritrovano le ghiaie sabbiose con ciottoli, molto addensate, di colore grigio, appartenenti alla formazione fluvio-glaciale dell’area torinese. Si tratta di terreno di ottime caratteristiche geotecniche, a tratti leggermente cementato, di elevata resistenza al taglio e relativamente bassa compressibilità.
Nel corso dei sondaggi sono state eseguite prove SPT in foro che in tutti i casi hanno registrato un numero di colpi elevato {>50), indicativo di una granulometria grossolana dei terreni presenti e di un loro elevato addensamento.
Sulla base dei dati disponibili, alla luce degli elevati valori di Nspt citati, è possibile eseguire
una caratterizzazione preliminare del potente livello ghiaioso individuato.
Per questi terreni, ai fini dei calcoli strutturali, si possono assumere i seguenti parametri geotecnici:
strato l (riporto)
– coesione c’ = 2 kPa
– angolo di resistenza al taglio cj:>’ = 30°
– peso di volume totale y = 19 kN/m3
strato 2 (ghiaia sabbiosa addensata)
– coesione c’ = O kPa
– angolo di resistenza al taglio cj:>’ = 40°
– peso di volume totale y = 18 kN/m3
– falda: assente
Nel corso dei sondaggi sono stati prelevati 6 campioni di terreno per ogni verticale sottoposti successivamente ad analisi granulometrica; quest’ultima ha consentito di classificare i terreni indagati nella maggior parte dei casi come ghiaia sabbiosa debolmente limoso-argillosa (secondo la classificazione USCS).
La caratterizzazione dei terreni in chiave sismica
Il territorio comunale di Torino ricade in zona sismica 4 secondo la classificazione sismica del territorio piemontese in vigore dal l gennaio 2012 a seguito dell’approvazione della D.G.R. 4- 3084 dell2/12/2011 (B.U.R.P. n.50 dellS/12/2011).
I dati di disaggregazione della pericolosità sismica forniti dall’INGV per tutti i punti della griglia nazionale indicano per questo sito valori medi di magnitudo e distanza epicentrale
relativi al sisma di riferimento pari a M= 4,94 e d= 47,9 km.
Secondo il D.M. 17/01/2018, ai fini della definizione dell’azione sismica di progetto, l’effetto della risposta sismica locale va valutato mediante analisi specifiche.
In alternativa, qualora le condizioni stratigrafiche e le proprietà dei terreni siano chiaramente riconducibili alle categorie definite dalla normativa (Tab. 3.2.11), si può fare riferimento a un approccio semplificato che si basa sulla classificazione del sottosuolo in funzione dei valori della velocità di propagazione delle onde di taglio, Vs.
I valori di Vs possono essere ottenuti mediante specifiche prove oppure, con giustificata motivazione e limitatamente all’approccio semplificato, sono definite tramite relazioni empiriche di comprovata affidabilità con i risultati di altre prove in sito, quali ad esempio le prove penetrometriche dinamiche per i terreni a grana grossa e le prove penetrometriche statiche.
L’approccio semplificato prevede che l’azione sismica di progetto venga stimata a partire dai parametri che seguono:
CATEGORIA DI SOTTOSUOLO B “Rocce tenere e depositi di terreni a grana grossa molto addensati o terreni a grana fina molto consistenti, caratterizzati da un miglioramento delle proprietà meccaniche con la profondità e da valori di velocità equivalente compresi tra 360 m/s e 800 m/s”.
CARATTERISTICHE TOPOGRAFICHE T1 – Superficie pianeggiante, pendii e rilievi isolati con
inclinazione media i <::::: 15°
CLASSE D’USO COSTRUZIONE III Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi.
Industrie con attività pericolose per l’ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d’uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza.
Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso.
VITA NOMINALE OPERA >50 anni
Le indagini geotecniche svolte hanno permesso di escludere fino alle profondità indagate (25 m) la presenza di depositi sabbiosi saturi suscettibili di liquefazione e di terreni granulari asciutti suscettibili di densificazione.
Le indicazioni sopra citate, integrate con quelle di natura geotecnica forniscono quindi gli elementi necessari per la progettazione in chiave sismica delle strutture.
RELAZIONE IDROGEOLOGICA-IDRAULICA
Il settore indagato è caratterizzato dalla presenza di un sistema idrico multifalda costituito da acquiferi a permeabilità medio-elevata intervallati da livelli fini impermeabili più o meno continui.
I depositi fluvioglaciali rissiani costituiscono l’acquifero superficiale che ospita una falda freatica potente ed abbastanza superficiale. Questi depositi sono formati da materiali molto permeabili (essenzialmente ghiaie, ghiaie e sabbie) formanti degli ottimi acquiferi; localmente, in particolare lungo la sponda sinistra del Po, livelli fortemente cementati possono dare origine a diaframmi impermeabili in grado di pressurizzare la falda e garantirne una certa protezione nei confronti di eventuali apporti inquinanti dall’alto.
Secondo quanto indicato dalla “Carta della base dell’acquifero superficiale” (redatta dalla provincia di Torino) nel settore in esame l’acquifero presenta una potenza di circa 40 m, costituendo quindi un importante serbatoio idrico.
La superficie freatica è caratterizzata da un gradiente medio dello 0,3% decrescente verso sud-est ed è idraulicamente collegata al reticolato idrografico principale; in prossimità dell’alveo del Po, che rappresenta il recettore principale delle acque di falda, il gradiente cresce fino a valori pari a 0,7-0,8%.
La soggiacenza della falda è stata misurata nel corso delle attività di monitoraggio dei pozzi trivellati all’interno del cortile del museo ed è risultata pari a circa 17 m. E’ noto come tale superficie sia soggetta ad escursioni stagionali positive e negative connesse sia ad una diversa entità della ricarica che ad un differente emungimento antropico; la massima risalita si registra in genere in autunno mentre il massimo abbassamento avviene nel periodo invernale.
Nel corso di indagini pregresse sono stati quantificati i parametri idrodinamici dell’acquifero in particolare attraverso una prova di pompaggio a lunga durata realizzata utilizzando i pozzi terebrati all’interno del cortile del palazzo.
La prova di emungimento, eseguita su più stazioni di prova, è stata interpretata basandosi sulle ipotesi del deflusso in regime di equilibrio con la formula di Dupuit-Thiem, proposta nel 1906 da Thiem.
I risultati ottenuti sono qui riassunti:
- Coefficiente di permeabilità K (m/s) = 5.5664E-04
- Trasmissività T (m2/s) = 9.858E-03
Al di sotto dell’acquifero descritto è presente un secondo complesso idrogeologico costituito da depositi sia continentali (il Complesso Villafranchiano) che marini (la Serie pliocenica), essenzialmente limoso-argillosi, scarsamente permeabili, di età Pliocenica-Pleistocenica inferiore, all’interno dei quali sono comprese varie intercalazioni ghiaiose e sabbiose permeabili, in grado di ospitare falde idriche in pressione.
L’intervento GEOSEC
Riferimenti
| Ubicazione dell’intervento | Via Accademia delle Scienze 6 – 10123 Torino (TO) |
| Periodo dell’intervento | Data Inizio Lavori 22/03/2021
Data Fine Lavori 31/03/2021 |
| Responsabile dell’intervento | Dott.ssa Chiara Mancinelli |
| Tipologia costruttiva | Edificio storico/monumentale |
| Altezza del costruito (fuori terra) | 7 Piano/i |
| Sismica | Zona sismica 3 |
| Intervento | SEE&SHOOT®
Fondazione: Continua – Ordinaria in muratura portante di mattoni pieni e Isolata – Plinti Estensione della Fondazione trattata = 41.60 m + n. 11 Plinti |
Per il consolidamento dei terreni, GEOSEC® ha sviluppato una metodologia brevettata, che prevede iniezioni di una speciale resina espandente, capace di consolidare efficacemente, in totale sicurezza, i terreni di fondazione. Viene eseguito inoltre un costante controllo strumentale (Tomografia di Resistività Elettrica, ERT 3D), sempre mediante indagini geofisiche 4D PRIMA, DURANTE e al TERMINE del trattamento.
Le operazioni di consolidamento del terreno di fondazione con tecnologia SEE&SHOOT® hanno previsto il trattamento di 41.60 m di fondazione continua e circa 20 ml su plinto isolato mediante l’iniezione di resine espandenti, per un totale di circa 4160 kg di prodotto immesso tramite n. 366 condotti di iniezione predisposti a perdere nel terreno.
Durante la procedura di intervento SEE&SHOOT® sono stati eseguiti n.2 stendimenti E.R.T., denominati rispettivamente E.R.T. A ed E.R.T. B, composti ciascuno da n.2 cavi multipolari per complessivi n.96 elettrodi utilizzati con passo variabile compreso tra 1.00 e 2.00 m.
Le misure sono state eseguite utilizzando opportune sequenze di acquisizione progettate con quadripolo di tipo Polo-Dipolo, che ha permesso di massimizzare la risoluzione spaziale e la penetrazione del segnale nel sottosuolo, consentendo il raggiungimento della profondità di investigazione massima di -4.00 m dal piano di perforazione.
Le prestazioni geotecniche dei terreni sono state studiate attraverso n.14 prove penetrometriche (n.5 di pre intervento, n.4 intermedie e n.5 di post intervento).
VERIFICHE DURANTE e POST TRATTAMENTO
La sovrapposizione del quadro fessurativo rilevato fuori terra nella fase preliminare alle iniezioni, con le immagini di tomografia elettrica del terreno sotto all’impronta di fondazione del fabbricato, ha permesso di confermare la corrispondenza tra le porzioni interessate dal cedimento e le eterogeneità presenti nei terreni di fondazione.
Il quadro accurato dello stato di fatto pre intervento ha permesso di mirare le iniezioni nei volumi di terreno ritenuti anomali e interessati dal cedimento.
Grazie alla tomografia di resistività elettrica e, nello specifico, alla determinazione della variazione dei valori di resistività rispetto a quelli misurati prima delle iniezioni, è stato possibile verificare in corso d’opera:
- a) l’effettivo volume di terreno interessato dall’azione filtrante ed espandente della resina iniettata;
- b) il corretto riempimento di vuoti e delle cavità presenti;
- c) l’allontanamento e la riduzione dell’acqua interstiziale dal volume significativo.
L’incremento inoltre dei valori di pressione ammissibile post trattamento –rilevato dalle prove penetrometriche-, rispetto a quanto rinvenuto preliminarmente la fase d’iniezione all’interno del volume di terreno trattato, è stato stimato mediamente in un range tra il 40% e il 250%.
