Comune di Pisa. Relazione inerente indagini geofisiche realizzate sull argine destro del Fiume Arno (PI). Committente.

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1 Studio Associato di geologia Dott.ri A. Bianchi P. Ciuffi S. Sartini Comune di Pisa Relazione inerente indagini geofisiche realizzate sull argine destro del Fiume Arno (PI). Committente Comune di Pisa Lucca, 15 giugno 2007 Dott. Geol. Simone Sartini

2 2 SOMMARIO 1) Introduzione ) Principi del Metodo Geoelettrico ) Risultati ) Conclusioni... 8 Allegato 1: Tavole fuori testo Allegato 2: Fotografie Allegato 3: Schede della penetrometria statica Studio Associato di geologia GeoLog Dott.ri A. Bianchi, P. Ciuffi e S. Sartini Via per S. Alessio, 1733/C S. Alessio Lucca, Tel. 0583/343380, e.mail: info@studiogeolog.it P. IVA

3 3 1) Introduzione Dietro incarico della Committenza sono state condotte indagini geognostiche su un tratto dell argine destro del Fiume Arno compreso fra l area dell Ospedale di Cisanello e l abitato di Ghezzano. L esatta ubicazione delle indagini è riportata in Tav. 1. Nello specifico sono state eseguite le seguenti indagini: - un profilo geoelettrico lungo l argine e circa nel punto mediano dello stesso (sulla stradina che corre sul culmine dell arginatura), costituito da 216 elettrodi aventi equidistanza di 3 m per una lunghezza complessiva di 645 m; - un profilo ortogonale all argine realizzato all altezza della progressiva 345 m del profilo longitudinale. Questo profilo è stato realizzato con 48 elettrodi aventi equidistanza di 1,0 m; - un profilo ortogonale all argine realizzato all altezza della progressiva 448 m del profilo longitudinale. Anche questo profilo è stato realizzato con 48 elettrodi aventi equidistanza di 1,0 m; - una penetrometrica statica; Scopo specifico dell indagine è quello di ricostruire l assetto stratigrafico dell argine in studio al fine di fornire un contributo per la valutazione della suscettibilità al fenomeno del sifonamento. Le indagini geoelettriche in tal senso risultano particolarmente utili in quanto la resistività di un terreno può considerarsi (qualitativamente) proporzionale alla sua permeabilità. Di seguito si riportano a titolo orientativo alcuni valori medi più frequenti della resistività dei terreni sciolti da cui si evince come all aumentare della granulometrica si abbia anche un aumento della resistività: Litologia Resistività in Ohm*m Sabbie e ghiaie asciutte non argillose >300 Sabbie e ghiaie, conglomerati, non argillosi in falda Limi sabbiosi in falda Limi argillosi Argille alluvionali o lacustri 5-20 Argille marine 1-10 Oggetto della presente relazione sono i risultati ottenuti mediante l indagine svolta. Studio Associato di geologia GeoLog Dott.ri A. Bianchi, P. Ciuffi e S. Sartini Via per S. Alessio, 1733/C S. Alessio Lucca, Tel. 0583/343380, e.mail: info@studiogeolog.it P. IVA

4 4 2) Principi del Metodo Geoelettrico Un indagine geoelettrica ha lo scopo di caratterizzare il sottosuolo discriminando i vari strati che lo compongono sulla base del parametro "resistività elettrica" la quale, nelle rocce, è controllata principalmente dai seguenti fattori: composizione mineralogica; porosità; grado di saturazione dei pori salinità del fluido presente nei pori; temperatura; presenza di sostanze organiche (idrocarburi, solventi, ecc.); Operativamente ciò è possibile inviando nel terreno una corrente dalle proprietà note mediante l'utilizzo di due elettrodi e misurando, mediante un'altra coppia di elettrodi, la differenza di potenziale che tale corrente produce. Convenzionalmente vengono indicati con A e B i due elettrodi che inviano la corrente e con M e N i due elettrodi che misurano la differenza di potenziale. L'insieme dei quattro elettrodi è denominato "quadripolo". Nel caso in cui il terreno indagato sia disomogeneo la differenza di potenziale V è funzione, oltre che delle distanze tra gli elettrodi, anche delle resistività dei diversi mezzi esistenti nel sottosuolo e delle posizioni geometriche dei mezzi stessi rispetto agli elettrodi. Questo è il principio su cui si basano i sondaggi elettrici. Vengono denominati "sondaggi elettrici verticali" o S.E.V. (V.E.S. per la letteratura inglese) i sondaggi eseguiti con lo scopo di indagare profondità crescenti di sottosuolo. Ciò è possibile traslando le coppie elettrodiche e aumentandone la distanza rispetto ad un baricentro fisso. Lo spostamento delle coppie AB ed MN avviene lungo la direzione del profilo. Ad esempio, nel caso di un sondaggio eseguito con il dispositivo doppio dipolo (o dipolo-dipolo), il distanziamento fra le coppie di elettrodi avviene secondo multipli interi della distanza che separa A da B (o M da N, essendo in questo caso uguale). Definendo tale distanza b, il distanziamento risulta essere pari a nb. In conclusione, al crescere di n si ottengono valori di resistività corrispondenti a profondità sempre maggiori. Convenzionalmente tali profondità vengono denominate "livelli". Le indagini geoelettriche trovano applicazione in molteplici campi, quali ad esempio l ingegneria civile, l archeologia e l idrogeologia. Per il presente lavoro si è utilizzato il sistema dei profili elettrici superficiali con dispositivo multi-array. Si tratta di una metodologia innovativa che rappresenta l evoluzione delle misure geoelettriche classiche sopra descritte, intesa ed applicata in modo tale da ottenere Studio Associato di geologia GeoLog Dott.ri A. Bianchi, P. Ciuffi e S. Sartini Via per S. Alessio, 1733/C S. Alessio Lucca, Tel. 0583/343380, e.mail: info@studiogeolog.it P. IVA

5 5 risoluzioni spaziali elevate. Il sistema permette di ricostruire la distribuzione spaziale in 2 e 3 dimensioni della resistività reale nel sottosuolo, con una risoluzione che dipende dalla distanza tra gli elettrodi. Tutti gli elettrodi, contemporaneamente infissi nel terreno, sono collegati, mediante un apposito cavo multiconduttore, allo strumento di acquisizione. La corrente viene applicata ad una coppia di elettrodi e il potenziale misurato su tutte le altre coppie disponibili utilizzando una geometria del quadripolo che dipende dalla configurazione prescelta. Si passa poi ad una seconda coppia di trasmissione e così via fino a raggiungere il numero massimo di misure indipendenti sui poli e dipoli disponibili. Così facendo per ogni stendimento si ottengono centinaia di misure che, successivamente, mediante un apposito algoritmo di inversione, consentono di ricostruire la distribuzione della resistività reale del sottosuolo. Al fine di minimizzare l entità dei disturbi causati da servizi sotterranei e/o di superficie tipicamente presenti all interno di aree urbane e complessi industriali vengono normalmente utilizzate misure a bassa frequenza (elettriche). Per il presente lavoro le misure di resistività apparente sono state acquisite mediante le geometrie del quadripolo di indagine denominate Wenner, Dipolo-Dipolo e Polo - Dipolo. I dati di resistività apparente acquisiti sono stati sottoposti ad un processo di inversione 2D da cui si sono ottenute le tomografie geoelettriche riportate in Tav. 2 e seguenti. Per tomografia geoelettrica si intende una sezione verticale del sottosuolo che visualizza la situazione reale del sottosuolo stesso. Nonostante esista sempre un grado di incertezza nel processo interpretativo l immagine, essendo quantitativa, se adeguatamente associata ad uno studio geologico dell area, fornisce un notevole contributo alla conoscenza geologica e idrogeologica della zona. Infatti a differenza delle indagini geognostiche (penetrometrie, sondaggi, ecc.) che forniscono una conoscenza puntuale della stratigrafia, una tomografia geoelettrica, permette una ricostruzione spaziale continua degli strati litologici. Infine, si fa presente che per non incorrere in errori interpretativi talvolta anche notevoli, è sempre consigliabile adottare diverse metodologie di indagine (studio geologico, indagine geognostica, indagine geofisica, ecc.), così da avere più informazioni, di origine diversa, da interpretare e di conseguenza un minor margine di errore dato dall interpretazione stessa. Studio Associato di geologia GeoLog Dott.ri A. Bianchi, P. Ciuffi e S. Sartini Via per S. Alessio, 1733/C S. Alessio Lucca, Tel. 0583/343380, e.mail: info@studiogeolog.it P. IVA

6 6 3) Risultati Profilo Pr1 (longitudinale) Sulla tomografia in oggetto è stata evidenziata la profondità della superficie piezometrica misurata in data 06/06/07. La tomografia (Tav.2) mette chiaramente in evidenza la struttura del rilevato dell argine (circa 2,5-3 metri di altezza). In particolare si osservano valori di resistività mediamente superiori a Ohm*m con massimi superiori a 200 Ohm*m. questi valori sono caratteristici di litologie variabili fra limi sabbiosi e sabbie. Al di sotto dell argine, quindi oltre 3 metri di profondità, si osserva una riduzione dei valori di resistività fino a valori di Ohm*m. Questi valori sono caratteristici di terreni argillosi. Si osservano inoltre delle lenti sparse, che costituiscono delle anomalie resistive all interno dell orizzonte argilloso, caratterizzate da valori di Ohm*m tipici di terreni limosi (limi argillosi e limi argilloso sabbiosi). Queste lenti caratterizzano l intervallo di profondità 5-12 metri circa. Al di sotto della superficie piezometrica si rileva una ulteriore diminuzione della resistività (4-5 Ohm*m) che è riconducibile alla saturazione dei terreni da parte di acqua ricca di ioni (inquinata e/o salmastra). Profili Pr2 e Pr3 (trasversali) Sulla base dei risultati del profilo Pr1 sono stati ubicati, in accordo con la Committenza, due profili trasversali per la cui ubicazione si è tenuto conto sia dei valori di resistività evidenziati dal Pr1 sia dell accessibilità e delle possibilità di esecuzione dell indagine. Anche in questo caso, sulle tomografie, è stata evidenziata la profondità della superficie piezometrica misurata in data 06/06/07. La descrizione delle due tomografie sarà, per brevità e chiarezza, limitata alla porzione del rilevato. Profilo Pr2 Il profilo in oggetto è stato realizzato ortogonalmente al profilo Pr1 in corrispondenza della progressiva 345 m. La relativa tomografia (Tav. 3) evidenzia con maggior dettaglio la struttura dell argine. In particolare si osserva, nel rilevato, la presenza di terreni caratterizzati da valori di resistività di Ohm*m tipici di terreni costituiti da miscele di limo, argilla e sabbia. Procedendo in profondità si osserva un livello caratterizzato da valori di Ohm*m, tipici di terreni argillosi, fino alla profondità di 5,5 m rispetto alla quota del culmine del rilevato. Studio Associato di geologia GeoLog Dott.ri A. Bianchi, P. Ciuffi e S. Sartini Via per S. Alessio, 1733/C S. Alessio Lucca, Tel. 0583/343380, e.mail: info@studiogeolog.it P. IVA

7 7 Fra le profondità di 5,5 m e 9 m si osservano valori di resistività nuovamente caratteristici di terreni limosi, compresi fra 30 e 55 Ohm*m indicanti variazioni del tenore di argilla e di sabbia. Al di sotto dei 9 metri di profondità si osservano gli effetti della saturazione dei terreni da parte di acqua ricca in ioni. Dalla penetrometria statica si evidenzia come a partire dalla profondità di 10 m circa siano presenti terreni prevalentemente sabbiosi a cui, anche in caso di saturazione, dovrebbero corrispondere valori di resistività decisamente più alti rispetto a quelli evidenziati nella tomografia (6-12 Ohm*m). In Tav. 3 si riporta anche la colonna stratigrafica derivante dalla penetrometria statica eseguita che presenta un ottimo accordo con i risultati dell indagine geoelettrica come di seguito sintetizzato: Profondità (m) Penetrometria Tomografia geoelettrica 0,00 1,60 Limi, limi argillosi Ohm*m 1,60 3,60 Argilla limosa Ohm*m 3,60 5,60 Limo argilloso sabbioso 40 Ohm*m 5,60 10,00 Alternanza di limi e limi argillosi con sabbia limosa e Ohm*m sabbia arg. limosa 10,00 15,00 Sabbie e sabbie limose < 10 Ohm*m Profilo Pr3 Il profilo in oggetto è stato realizzato ortogonalmente al profilo Pr1 in corrispondenza della progressiva 448 m. La relativa tomografia (Tav. 4) evidenzia in dettaglio la struttura dell argine. In particolare si osserva, nel rilevato, la presenza di terreni caratterizzati da valori di resistività di Ohm*m con sacche caratterizzate da valori maggiori di 150 Ohm. In sostanza nell argine sono presenti terreni con composizioni variabili fra sabbie, sabbie limose e limi sabbiosi. Procedendo in profondità, oltre la profondità di circa 2,5 m rispetto alla quota del culmine del rilevato, si osservano valori di Ohm*m caratteristici di terreni argillosi. Si osserva inoltre una anomalia di Ohm*m, localizzata e costituita probabilmente da limi argillosi. Studio Associato di geologia GeoLog Dott.ri A. Bianchi, P. Ciuffi e S. Sartini Via per S. Alessio, 1733/C S. Alessio Lucca, Tel. 0583/343380, e.mail: info@studiogeolog.it P. IVA

8 8 4) Conclusioni Le indagini eseguite hanno ben evidenziato le caratteristiche stratigrafiche dell area investigata nonché la struttura dell argine. Per una più precisa definizione della caratteristiche dei terreni presenti, ed in particolare del rilevato, sarebbero opportune analisi granulometriche e prove di permeabilità in sito. Lucca, il 15 giugno 2007 Dott. Geol. Simone Sartini Studio Associato di geologia GeoLog Dott.ri A. Bianchi, P. Ciuffi e S. Sartini Via per S. Alessio, 1733/C S. Alessio Lucca, Tel. 0583/343380, e.mail: info@studiogeolog.it P. IVA

9 9 Studio Associato di geologia Dott.ri A. Bianchi P. Ciuffi S. Sartini Comune di Pisa Allegato 1) Tavole fuori testo Committente: Comune di Pisa Lucca, 15 giugno 2007 Dott. Geol. Simone Sartini Studio Associato di geologia GeoLog Dott.ri A. Bianchi, P. Ciuffi e S. Sartini Via per S. Alessio, 1733/C S. Alessio Lucca, Tel. 0583/343380, e.mail: info@studiogeolog.it P. IVA

10 Ele. 1 CPT Ele. 1 Ele. 1 Legenda Ele. 1 - Profilo longitudinale (PR1) Ele. 1 - Profilo trasversale alla progressiva 345 m (PR2) Ele. 1 - Profilo trasversale alla progressiva 448 m (PR3) CPT - Prova penetrometrica statica GeoLog Dott. ri Geol. A. Bianchi - P. Ciuffi - S. Sartini Oggetto: Ubicazione delle indagini Comune: Pisa Formato: A3 Scala 1:5000 Data: 15 Giugno 2007 Committente: Comune di Pisa Nome Sito: Argine TAV. n 1

11 Incrocio PR2 Argine cella doppia Scala Colori 2 Incrocio PR3 Geo Log Dott. ri Geol. A. Bianchi - P. Ciuffi - S. Sartini Oggetto: Tomografia relativa al Pr1 Comune: Pisa Formato: A3 Scala V= 1:400 H = 1:1000 Data: 15 Giugno 2007 TAV. Committente: Comune di Pisa Nome Sito: Argine n 2

12 Penetrometria statica Limi, limi argillosi e sabbiosi Legenda Limi, limi argillosi Argilla limosa Limo argilloso sabbioso Alternanza di limi e limi argillosi con sabbia limosa e sabbia arg. limosa Sabbie e sabbie limose Argille limose Limi, limi argillosi e sabbiosi Sup. Piezometrica GeoLog Dott. ri Geol. A. Bianchi - P. Ciuffi - S. Sartini Oggetto: Tomografia relativa al Pr2 e colonna stratigrafica della prova penetrometrica statica Comune: Pisa Formato: A3 Scala 1:150 Data: 15 Giugno 2007 Committente: Comune di Pisa Nome Sito: Argine TAV. n 3

13 Sabbie e limi sabbiosi Argille Argille Limi argillosi Sup. Piezometrica GeoLog Dott. ri Geol. A. Bianchi - P. Ciuffi - S. Sartini Oggetto: Tomografia relativa al Pr3 Comune: Pisa Formato: A3 Scala 1:150 Data: 15 Giugno 2007 Committente: Comune di Pisa Nome Sito: Argine TAV. n 4

14 10 Studio Associato di geologia Dott.ri A. Bianchi P. Ciuffi S. Sartini Comune di Pisa Allegato 2) Fotografie Committente: Comune di Pisa Lucca, 15 giugno 2007 Dott. Geol. Simone Sartini Studio Associato di geologia GeoLog Dott.ri A. Bianchi, P. Ciuffi e S. Sartini Via per S. Alessio, 1733/C S. Alessio Lucca, Tel. 0583/343380, e.mail: info@studiogeolog.it P. IVA

15 Profilo longitudinale - Pr1

19 Profilo trasversale Pr2

20 Profilo trasversale Pr3

21 Esecuzione della penetrometria statica

22 11 Studio Associato di geologia Dott.ri A. Bianchi P. Ciuffi S. Sartini Comune di Pisa Allegato 3) Schede della penetrometria statica Committente: Comune di Pisa Lucca, 15 giugno 2007 Dott. Geol. Simone Sartini Studio Associato di geologia GeoLog Dott.ri A. Bianchi, P. Ciuffi e S. Sartini Via per S. Alessio, 1733/C S. Alessio Lucca, Tel. 0583/343380, e.mail: info@studiogeolog.it P. IVA

23 Prova n 1 Località: Ghezzano rif.: 06ghezzano Data : 06/06/07 livello falda (m da p.c.): STRATIGRAFIA SECONDO STRATIGRAFIA SECONDO SEARLE SCHMERTMANN profondità (m) argilla organica argilla molto tenera argilla tenera argilla med. cons. argilla compatta argilla molto comp. argilla sabb. limosa limo e sabbia sabbia argillosa e limo sabbia sciolta sabbia sabbia densa o cem. 0.2 X X 0.4 X X X X X X 1 X X 1.2 X X 1.4 X X 1.6 X X 1.8 X X 2 X X 2.2 X X 2.4 X X 2.6 X X 2.8 X X 3 X X 3.2 X X 3.4 X X 3.6 X X 3.8 X X 4 X X 4.2 X X 4.4 X X 4.6 X X 4.8 X X 5 X X 5.2 X X 5.4 X X 5.6 X X 5.8 X X 6 X X 6.2 X X 6.4 X X 6.6 X X 6.8 X X 7 X X 7.2 X X 7.4 X X 7.6 X X 7.8 X X 8 X X 8.2 X X 8.4 X X 8.6 X X 8.8 X X 9 X X 9.2 X X 9.4 X X 9.6 X X 9.8 X X 10 X X sabbia fossilifera fango / terreno sens. torba argilla torbosa argilla argilla limosa limo argilloso limo limo arg. sabbioso sabbia arg. limosa sabbia limosa sabbia sabbia ghiaiosa ghiaia sabbiosa ghiaia

24 Prova n 1 Località: Ghezzano rif.: 06ghezzano Data : 06/06/07 livello falda (m da p.c.): STRATIGRAFIA SECONDO STRATIGRAFIA SECONDO SEARLE SCHMERTMANN profondità (m) argilla organica argilla molto tenera argilla tenera argilla med. cons. argilla compatta argilla molto comp. argilla sabb. limosa limo e sabbia sabbia argillosa e limo sabbia sciolta sabbia sabbia densa o cem. sabbia fossilifera 10.2 X X 10.4 X X X X X X 11 X X 11.2 X X 11.4 X X 11.6 X X 11.8 X X 12 X X 12.2 X X 12.4 X X 12.6 X X 12.8 X X 13 X 13.2 X X 13.4 X X 13.6 X X 13.8 X X 14 X X 14.2 X X 14.4 X X 14.6 X X 14.8 X X 15 X fango / terreno sens. torba argilla torbosa argilla argilla limosa limo argilloso limo limo arg. sabbioso sabbia arg. limosa sabbia limosa sabbia sabbia ghiaiosa ghiaia sabbiosa ghiaia

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26 Prova n 1 Località: Ghezzano rif.: 06ghezzano Data : 06/06/07 livello falda (m da p.c.): (m) F (Rp/Rl) stratigrafia proposta m da pc - ~.~.~ - ~ - ~ - ~ ~ - ~ - ~ ~ - ~ - ~ - ~.~.~ ~.~.~ - ~ - ~ - ~ ~ - ~ - ~ - ~ - ~ - - ~ - ~ ~ - ~ - - ~ - ~ - - ~ - ~ - - ~ - ~ - - ~ - ~ ~ - ~ - - ~ - ~ - - ~ - ~ - ~ - ~ - ~ - ~.~.~ ~ - ~ - ~... ~ ~-~... - ~.~.~ -... ~-~ ~.~.~ - - ~.~.~ - - ~.~.~ - ~ - ~ - ~ ~ - ~ - ~ ~.~.~ -... ~-~... ~ - ~ - ~ - ~ - ~ -... ~-~ ~ - ~ - - ~.~.~ - - ~ - ~ -... ~ ~-~ ~... - ~ - ~ - ~ - ~ - ~ ~ - ~ - ~ ~-~... - ~.~.~ - - ~.~.~ - ~ - ~ - ~ ~ - ~ - ~ v - v - torba terreni organici sabbia argilla ghiaia ~ ~ ~ ~ limo VVVVV fanghi/terreni sensitivi

27 Prova n 1 Località: Ghezzano rif.: 06ghezzano Data : 06/06/07 livello falda (m da p.c.): F (Rp/Rl) (m) stratigrafia proposta... ~... ~ - ~ - ~ - ~.~.~ ~.~.~ - - ~.~.~ -... ~-~ ~.~.~ -... ~ ~ ~ ~.~.~ ~ ~ ~... - ~ - ~ v - v - torba terreni organici sabbia argilla ghiaia ~ ~ ~ ~ limo VVVVV fanghi/terreni sensitivi

28 Prova n 1 Località: Ghezzano rif.: 06ghezzano Data : 06/06/07 livello falda (m da p.c.): Rt (Mpa) Rp (Kg/cm2) (m)

29 Prova n 1 Località: Ghezzano rif.: 06ghezzano Data : 06/06/07 livello falda (m da p.c.): Rp (Kg/cm2) Rt (Mpa) (m)

30 Prova n : 1 Località: Ghezzano rif.: 06ghezzano Data: 06/06/07 livello falda (m da p.c.): natura coesiva natura mista misto misto natura granulare granulare granulare profondità Cu mv ϕ Cu Dr mv ϕ Dr mv Nspt consistenza addensamento (m) 2 ( ) 2 2 Kg (%) Kg ( ) (%) cm / Kg med addensato molto consistente molto consistente molto consistente med addensato med addensato molto consistente molto consistente molto consistente molto consistente molto consistente molto consistente molto consistente molto consistente consistente molto consistente consistente consistente molto consistente med addensato molto consistente med addensato med addensato med addensato 10 5 med addensato med addensato med addensato med addensato molto consistente molto consistente med addensato med addensato plastica consistente med addensato plastica sciolto consistente sciolto med addensato med addensato consistente consistente consistente med addensato med addensato med addensato med addensato consistente consistente 0.013

31 Prova n : 1 Località: Ghezzano rif.: 06ghezzano Data: 06/06/07 livello falda (m da p.c.): natura coesiva natura mista misto misto natura granulare granulare granulare profondità Cu mv ϕ Cu Dr mv ϕ Dr mv Nspt consistenza addensamento (m) 2 ( ) 2 2 Kg (%) Kg ( ) (%) cm / Kg 10.2 med addensato consistente med addensato med addensato med addensato med addensato med addensato med addensato med addensato 6 12 med addensato med addensato med addensato med addensato med addensato med addensato addensato 13.4 med addensato med addensato med addensato med addensato med addensato consistente med addensato med addensato

32 Prova n 1 Località: Ghezzano rif.: 06ghezzano Data : 06/06/07 livello falda (m da p.c.): letture strumentali di campagna valori derivati profondità punta più Rp Rl Rt Rp/Rl (Rl/Rp)*100 punta totale (m) manicotto Kg / cm Kg / cm Kg / cm

33 Prova n 1 Località: Ghezzano rif.: 06ghezzano Data : 06/06/07 livello falda (m da p.c.): letture strumentali di campagna valori derivati profondità punta più Rp Rl Rt Rp/Rl (Rl/Rp)*100 punta totale (m) manicotto Kg / cm Kg / cm Kg / cm