COMUNE DI PISTOIA PISTOIA PROGETTO DEFINITIVO …

COMUNE DI PISTOIA

Provincia di PISTOIA

PROGETTO DEFINITIVO

COLLETTORI E SOLLEVAMENTI FOGNARI

PISTOIA CAPOLUOGO

II LOTTO – CELLINI

RELAZIONE TECNICA E QUADRO ECONOMICO

MARZO 2015

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Relazione tecnica Collettori e sollevamenti fognari Pistoia Capoluogo II Lotto – Cellini

INDICE

1. PREMESSA ............................................................................................................ 3

2. STATO ATTUALE DELLA RETE FOGNARIA ....................................................... 4

3. STIMA DELLE PORTATE NERE E DI PRIMA PIOGGIA ....................................... 5

4. PROGETTO DEL MANUFATTO DI SFIORO E ADEGUAMENTO DI UN

TRATTO DI TUBAZIONE IN PROSSIMITA’ DEL DEPURATORE ........................ 6

4.1 FOGNATURA NERA DN 400 mm IN PROGETTO DA OVEST A EST ........... 9

4.1 FOGNATURA NERA DN 630 mm IN ARRIVO AL DEPURATORE .............. 11

5. ATTRAVERSAMENTO DELLA FERROVIA FIRENZE - LUCCA ......................... 13

6. ATTRAVERSAMENTO DELLA TANGENZIALE EST DI PISTOIA ...................... 14

QUADRO ECONOMICO …………………………………………….……………………15

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1. PREMESSA

Il presente progetto definitivo è parte di una previsione più ampia finalizzata al

riordino fognario di buona parte del centro storico del comune di Pistoia. Tutta l’area

del centro è infatti servita da una fitta rete fognaria mista, gran parte della quale, allo

stato attuale, termina nei corsi d’acqua limitrofi senza subire trattamenti. E’ prevista,

a scopi migliorativi, la realizzazione di due opere di sfioro che permettano di

convogliare le portate di acque reflue in direzione del vicino Depuratore Centrale di

Pistoia, lasciando sfiorare, in occasione di eventi di pioggia particolarmente intensi,

una parte di portata di pioggia all’interno dei corsi d’acqua.

Il presente progetto prevede la realizzazione di uno dei due sfioratori, che sarà

posto in opera in corrispondenza della rotatoria all’incrocio tra la via Provinciale

Pratese e via Benvenuto Cellini, e andrà a sfiorare nel Torrente Brana.

Saranno inoltre progettate le tubazioni di collegamento tra lo sfioratore e il

depuratore.

Figura 1: Area di intervento nei pressi di via Benvenuto Cellini

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La zona è individuata all’interno del Foglio 262080 della Carta Tecnica Regionale

(CTR) della Regione Toscana in scala 1:10.000, e nel Foglio 20I12 e 20I13 in scala

1:2.000.

L’attività svolta è stata la seguente:

− Quadro conoscitivo dello stato attuale della rete fognaria del centro storico,

con rilievo topografico di alcuni tratti, in particolar modo del tracciato del

collettore fognario in progetto;

− Individuazione del bacino fognario di competenza del manufatto in

progetto e di quello in arrivo al depuratore da Nord;

− Calcolo della portata di competenza dei bacini fognari individuati e

dell’aliquota di portata da inviare a depurazione;

− Dimensionamento della tubazione prevista per il trasferimento della

portata nera dall’opera di sfioro in direzione del depuratore e della

tubazione di recapito.

2. STATO ATTUALE DELLA RETE FOGNARIA

L’area di studio è servita da una fitta rete fognaria di tipo misto, quasi ovunque in

muratura o calcestruzzo, della quale è stata svolta una ricostruzione completa

mettendo insieme più rilievi a disposizione eseguiti in tempi diversi, integrati con

rilievi svolti appositamente per chiarire i punti più critici. Per lo stato attuale della rete

fognaria si fa riferimento alla Tavola 2 allegata.

La ricostruzione della rete fognaria è stata complessa, poiché, interessando il

centro storico, presenta dei tratti piuttosto antichi che si sovrappongono ad altri più

recenti. Per accertarsi di individuarne l’esatto andamento, in special modo nel tratto

di intervento, è stato svolto un rilievo puntuale che ha previsto l’apertura dei pozzetti

per la conoscenza delle quote di scorrimento e l’uso di coloranti per il tracciamento

delle direzioni.

La conoscenza dell’andamento della rete ha permesso di tracciare il bacino

fognari di interesse del manufatto di sfioro in progetto: esso è delimitato a Nord e a

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Est dal Torrente Brana, a Sud dalla ferrovia e a Ovest da via Petrocchi, ed ha

un’area di 1,8 Km2.

Per il dimensionamento del tratto di valle, è stato individuato anche il bacino che

invia le proprie acque reflue in direzione del depuratore dalla zona industriale di via

Enrico Fermi, nell’area in sinistra idraulica del Torrente Brana, a Nord della ferrovia:

esso ha una superficie di circa 2 Km2.

Anche i bacini sono rappresentati nella Tavola 2.

3. STIMA DELLE PORTATE NERE E DI PRIMA PIOGGIA

Si espongono di seguito, brevemente, i criteri adottati circa il calcolo delle portate

che interessano la rete fognaria mista studiata, con riferimento ai bacini fognari

individuati al Paragrafo 2.

Per la stima delle portate di acque reflue afferenti in fognatura, è stato fatto

riferimento ai consumi idrici calcolati dai contatori dell’acquedotto per le abitazioni

ricadenti nel bacino individuato. Noti i metri cubi di acqua consumati in un anno per

l’intero bacino, trasformati nei corrispondenti litri al giorno, il contributo delle acque

nere è stato calcolato con la seguente formula:

86400

cons

pnpp

QcQcQ

⋅⋅=⋅=α

[l/s]

dove:

Qp = portata nera di punta [l/s]

cp = coefficiente di punta, pari a 3

Qn = portata nera media [l/s]

Qcons = portata idrica media consumata nel bacino [l/s]

α = coefficiente di afflusso in fognatura, posto uguale a 0,9

86400 = secondi in un giorno.

Poiché la fognatura è mista, è stata inoltre calcolata l’aliquota di portata di acque

meteoriche da avviare all’impianto di depurazione insieme alle acque reflue. Come

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prevede la Normativa (L.R. 5/86), una fognatura mista deve essere in grado di

convogliare verso il depuratore una portata minima pari a 5 volte la portata nera

media; la portata eccedente tale valore, che di norma si verifica durante eventi

meteorici significativi, deve essere allontanata tramite opere di sfioro in direzione di

corpi idrici superficiali, e perciò esclusa dalla rete fognaria, come oggetto del

presente progetto.

Nella Tabella 1 vengono sintetizzati i risultati del calcolo della portata nera

afferente allo sfioratore in progetto e di quella in arrivo al depuratore da Nord; è

riportato inoltre il calcolo della portata di acque meteoriche da trattare.

consumi Qcons αααα cp Qn Qp 5Qn

mc/anno l/gg l/s l/s l/s

bacino

A - Cellini - T. Brana 1045663 2864830 0.9 3 29.8 89.5 149.2

B - Depuratore 147588 404351 0.9 3 4.2 12.6 21.1

Tabella 1: calcolo delle portate nere da inviare a depurazione.

4. PROGETTO DEL MANUFATTO DI SFIORO E ADEGUAMENTO DI UN

TRATTO DI TUBAZIONE IN PROSSIMITA’ DEL DEPURATORE

Lo sfioratore in progetto è previsto in corrispondenza della rotatoria all’incrocio tra

la via Provinciale Pratese e via Benvenuto Cellini, e andrà a sfiorare le acque

meteoriche in eccesso nel Torrente Brana (Figura 2).

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Figura 2: Punto di realizzazione dello sfioratore in progetto lungo la S.P. Pratese.

Il manufatto, realizzato in opera in luogo del pozzetto esistente nei pressi della

rotatoria, sul marciapiede all’incrocio tra via Benvenuto Cellini e via Pratese, sarà

costituito da un pozzetto in c.a. che riceverà le acque reflue provenienti da un

collettore a volta in muratura di 1 m x 1,9 m, proveniente dal tratto di Sud Ovest di via

Pratese, e separerà le portate di magra da quelle di pioggia mediante una soglia di

sfioro alta 20 cm. Le prime verranno condotte in direzione del depuratore tramite una

tubazione in PVC Ø 400 mm; le seconde saranno inviate al Torrente Brana mediante

il collettore in muratura esistente di 1 m x 1,3 m che attualmente termina con uno

scarico nel Torrente stesso.

Il manufatto sarà formato da tre camere, la prima delle dimensioni interne di 150

x 200 cm, la seconda di 150 x 150 cm e la terza di 150 x 80 cm. La prima camera

riceverà le acque miste e, tramite la soglia di sfioro, separerà le acque nere da quelle

meteoriche, inviandole alla seconda camera tramite una griglia a cestello atta a

filtrare eventuali materiali grossolani. Tra la seconda e la terza camera, un regolatore

di portata a galleggiante DN 400 mm lascerà passare nella fognatura nera in

progetto a valle in PVC Ø 400 mm soltanto la portata che quest’ultima è in grado di

smaltire, facendo così innalzare il livello nella seconda camera e di conseguenza

nella prima, e da essa sfiorare, una volta oltrepassata la soglia, nel collettore diretto

al Torrente Brana. La Tavola 9 allegata mostra nel dettaglio le caratteristiche dello

sfioratore.

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La fognatura nera che allontanerà le acque reflue in direzione del depuratore, in

PVC Ø 400 mm, avrà origine dal manufatto di sfioro, percorrerà via Pratese per circa

160 m, attraverserà la ferrovia Lucca – Firenze, scorrerà poi nei campi verso Sud –

Est per un tratto di circa 610 m fino ad arrivare alla Tangenziale Est di Pistoia; dopo

averla attraversata, entrerà nell’area del Depuratore Centrale con una tubazione in

PVC Ø 630 mm e scorrerà per altri 160 m parallelamente a una fognatura esistente

prima di arrivare a depurazione, come mostra la Tavola 4 allegata. Nel punto B di

arrivo sarà posto in opera un nuovo pozzetto a fianco di quello esistente, e alla

stessa profondità.

La lunghezza complessiva della tubazione sarà di 1 Km. E’ prevista la posa in

opera di pozzetti di ispezione circolari prefabbricati in c.a. del diametro interno di 1 m

almeno ogni 40 m, oltre che in corrispondenza delle curve, per un totale di

venticinque pozzetti.

I due tratti di attraversamento della ferrovia e della tangenziale, lunghi circa 37 m

e 30 m rispettivamente, saranno in gres DN 400 mm. Il rilievo dei pozzetti A e B di

partenza e arrivo della fognatura in progetto, che ne ha consentito il

dimensionamento, è sintetizzato in Tabella 2; la Tabella 3 ne riassume le

caratteristiche. Si prevede, per lo scavo in progetto, una profondità sempre superiore

a 1,5 m, fino a un massimo di 3,50 m circa; sarà perciò necessario il blindaggio in

tutte le situazioni in cui non sia possibile allargare la sezione di scavo e inclinarne le

pareti.

Quota Quota

scorrimento piano campagna

(m s.l.m.) (m s.l.m.)

A - monte 54.69 55.59

B - valle 49.52 52.94

Tabella 2: rilievo dei pozzetti di partenza (A) e di arrivo (B) della tubazione in progetto.

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Tratto Materiale e diametro Lunghezza

pendenza tubazione

m %

monte ferrovia PVC Ø 400 mm 160 0.65

ferrovia GRES DN 400 mm 37 0.44

valle ferrovia – monte tangenziale PVC Ø 400 mm 610 0.28

tangenziale GRES DN 400 mm 30 0.67

area depuratore PVC Ø 630 mm 160 0.54

Tabella 3: Caratteristiche della tubazione in progetto.

La tubazione in progetto dovrà essere tale da convogliare una portata pari a

cinque volte la portata nera media prodotta dal bacino di competenza, come spiegato

al Paragrafo 3 e calcolato in Tabella 1. Superato tale valore di portata, in occasione

di eventi meteorici intensi, l’opera di sfioro lascerà andare la portata in eccesso in

direzione del Torrente Brana.

4.1 FOGNATURA NERA DN 400 mm IN PROGETTO DA OVEST A EST

Per il dimensionamento della tubazione, si è proceduto come segue.

Per essa è stato ipotizzato l’impiego di una tubazione in PVC Ø 400 mm; la sua

sezione è stata verificata in condizioni idrauliche di moto uniforme, utilizzando la

relazione di Chèzy:

( )iRSQ ⋅⋅⋅= χ

Dove:

- Q: portata massima transitante nella condotta in esame (m3/s)

- S: sezione di deflusso della condotta (m2)

- c: parametro di resistenza al moto

- R: raggio idraulico della sezione, R=S/C, con C contorno bagnato della sezione

- i: pendenza della condotta.

La condizione di moto considerata è quella usuale di moto assolutamente

turbolento, ossia per numero di Reynolds superiore a 2500: in questa situazione il

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parametro di resistenza al moto, c, dipende solo dalla scabrezza relativa della

condotta, e non più dal numero di Reynolds.

Il parametro di resistenza al moto c viene quindi calcolato tramite l'espressione di

Gauckler e Strickler:

RK ⋅=χ

dove k (m1/3s-1) è il coefficiente di scabrezza della condotta secondo Gauckler e

Strickler, il cui valore, funzione del tipo di materiale e dello stato di conservazione, è

stato stimato, a titolo cautelativo, pari a 120 m1/3s-1 per la tubazione in PVC.

La pendenza minima prevista per la tubazione in PVC è di circa 0.28%. La

Tabella 4 mostra che il grado percentuale di riempimento del ramo durante il transito

della portata inviata all’impianto di depurazione, di 149 l/s, è circa del 72%. Si calcola

inoltre che la stessa tubazione, a bocca piena, riesca a convogliare una portata di

172 l/s.

Anche le tubazioni di attraversamento della Ferrovia e della Tangenziale Est,

entrambe in GRES DN 400 mm, con pendenza rispettivamente di 0.44% e 0.77%,

risultano idonee alla portata in progetto, riempiendosi l’una al 70% e l’altra al 60%,

come mostrato in Tabella 4.

tratto tubazione portata sezione

tubazione

scabrezza

χχχχ

Pendenza minima ramo

Riemp. portata

max

m3/s m

2 m

1/3 s

-1 % % m

3/s

monte Ferrovia via Pratese

PVC Ø 400 mm

0.149 0.126 120 0.65 54 0.262

Ferrovia Firenze - Lucca

GRES DN 400 mm

0.149 0.126 100 0.44 70 0.180

valle Ferrovia – monte Tangenziale Est

PVC Ø 400 mm

0.149 0.126 120 0.28 72 0.172

Tangenziale Est GRES

DN 400 mm 0.149 0.071 100 0.67 60 0.222

Tabella 4: verifica della capacità delle tubazioni in progetto.

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4.1 FOGNATURA NERA DN 630 mm IN ARRIVO AL DEPURATORE

Come si nota nella Tavola 2 allegata, al Depuratore Centrale giunge, da Nord, un

collettore fognario in cls DN 500 mm, che, come mostrato nella Tavola 4, corre

parallelo alla tubazione di progetto all’interno dell’area del depuratore stesso. Il

collettore, allo stato attuale, convoglia a depurazione le portate relative al bacino

proveniente da Nord mostrato in Tavola 2.

Nel presente progetto si è scelto di non far confluire la nuova fognatura in tale

collettore subito a valle dell’attraversamento della tangenziale, ma di effettuare

l’intero percorso fino al depuratore con una nuova tubazione parallela a quella

esistente: la nuova fognatura da Ovest aggiungerebbe infatti un importante

contributo di portata, relativa a buona parte del centro storico di Pistoia, che la

tubazione esistente difficilmente potrebbe sostenere.

La fognatura in progetto, dopo aver attraversato la Tangenziale Est, confluirà

perciò in un nuovo pozzetto delle dimensioni interne di 2,50 x 2,50 m; da qui, una

tubazione in PVC Ø 630 mm lunga circa 160 m scorrerà verso Sud parallelamente al

collettore in cls DN 500 mm, fino a raggiungere un pozzetto di nuova realizzazione a

fianco di quello esistente.

In un’altra progettazione è previsto che, al pozzetto di 2,50 x 2,50 m, giunga da

Nord un collettore fognario sempre in PVC Ø 630 mm che convoglierà dei reflui

provenienti dalle località di Nespolo e Chiazzano, ad Est, quantificati come 31,46 l/s.

Il tratto di fognatura nera di valle del presente progetto, in arrivo al depuratore,

dovrà pertanto essere in grado di convogliare tre contributi di portata:

− quello proveniente dal bacino del centro storico, che attualmente scarica

nel torrente Brana, pari a circa 149,2 l/s;

− quello proveniente dal bacino di Nord, che attualmente transita nel

collettore in cls DN 500 mm, pari a circa 21,1 l/s;

− quello proveniente dalle località di Nespolo e Chiazzano, pari a 31,46 l/s.

La portata complessiva che il collettore in PVC Ø 630 mm dovrà sostenere sarà

pari a 180,66 l/s.

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La Tabella 5 mostra la verifica della tubazione svolta tramite la relazione di

Chezy; si può vedere che essa riesce a smaltire la portata prevista con un modesto

riempimento, e che, a bocca piena, è in grado di raggiungere 800 l/s.

tratto tubazione portata sezione

tubazione

scabrezza

χχχχ

Pendenza minima ramo

Riemp. Portata

max

m3/s m

2 m

1/3 s

-1 % % m

3/s

Area depuratore PVC

Ø 630 mm 0.181 0.312 120 0.54 32 0.802

Tabella 5: verifica della capacità della tubazione di recapito al depuratore.

Le tubazioni in progetto, come mostra la Tavola 4 allegata, percorreranno in gran

parte terreni, alcuni dei quali privati: propedeutiche alla sua realizzazione saranno

perciò le procedure di esproprio o indennizzo di tutte le aree private.

La Tavola 9 illustra nel dettaglio il manufatto sfioratore in progetto e le sezioni di

scavo per la posa dei due tratti di condotta in PVC. Lo scavo interesserà terreno di

campagna e strade comunali, e sarà ovunque largo 1,20 m. La posa delle tubazioni

in PVC avverrà su letto di sabbia opportunamente costipata dello spessore minimo di

10 cm. Il rinfianco e la copertura delle tubazioni saranno realizzati con lo stesso

materiale utilizzato per il letto di posa, che verrà distribuito sui lati della tubazione a

strati e compattato, e quindi posto sopra la tubazione stessa fino a raggiungere la

quota nello scavo di 15 cm sopra la generatrice. Il ricoprimento verrà realizzato con

terreno di scavo compattato in tutte le aree campestri e in misto cementato in via

Pratese; per il ripristino del piano stradale di quest’ultima, sarà poi posato uno strato

di binder dello spessore di 10 cm per una larghezza che supera quella dello scavo di

20 cm da entrambi i lati; al di sopra di esso, verrà infine realizzato un tappeto d’usura

di 3 cm per tutta la larghezza della carreggiata.

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5. ATTRAVERSAMENTO DELLA FERROVIA FIRENZE - LUCCA

Particolare criticità è rappresentata dalla necessità di attraversare la linea

ferroviaria Firenze – Lucca al Km 32+483, come mostra la Tavola 7 allegata.

L’attraversamento in questione sarà messo in opera tramite tecnica no dig –

microtunneling, che non prevede scavo al di sotto della ferrovia, ma inserimento “a

spinta” nel terreno della tubazione in progetto, mediante la posa di un pozzetto a

monte e uno a valle dell’attraversamento stesso. Il progetto è tale da rispettare, in

tale criticità, tutte le prescrizioni della relativa normativa (D.M. 04/04/2014 – Allegato

A – punto 5 “Norme tecniche per gli attraversamenti di ferrovie con condotte o canali

convoglianti acque a pelo libero”). La norma richiede, in particolare, un dislivello di 2

m tra il piano del ferro e la generatrice superiore della tubazione; inoltre è necessaria

la presenza di un pozzetto a monte e uno a valle dell’attraversamento, da realizzare

ad una distanza minima di 10 m dalla più vicina rotaia e di 3 m dal piede del rilevato

o dal ciglio della trincea. Se la condotta è di materiale autoresistente, non è

necessaria la posa di un tubo guaina di protezione.

Il progetto ha previsto la scelta di una condotta in gres DN 400 mm,

autoresistente, posata alla pendenza del 4,4 per mille, superiore alla minima prevista

(2 per mille). Il microtunneling sarà realizzato mediante l’ausilio di due pozzetti

circolari del diametro interno di 3,20 m, autoaffondanti. Il pozzetto di spinta sarà

posto a Sud, in un’area campestre, e quello di arrivo a Nord, in via Pratese, poche

decine di metri a Ovest del sottopasso ferroviario.

La Tavola 7 allegata illustra nel dettaglio le peculiarità dell’attraversamento, e

indica le distanze minime rispettate secondo la Normativa.

Come mostra la Tavola 7, a sud della Ferrovia scorre un fosso di guardia

parallelo ad essa; poiché esso riceve al suo interno l’immissione di alcuni scarichi

diretti delle abitazioni circostanti, si è ritenuto opportuno intercettare la sua portata di

magra e inviarla a depurazione tramite la fognatura nera in progetto. A tal fine, è

stata prevista una griglia metallica quadrata di 50 x 50 cm sul fondo del fosso atta a

raccogliere la portata di magra e inviarla al pozzetto a Sud della Ferrovia tramite una

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tubazione in PVC Ø 200 mm. In un intorno della griglia, a protezione di essa, il fosso

di guardia sarà rivestito in cls.

6. ATTRAVERSAMENTO DELLA TANGENZIALE EST DI PISTOIA

Un’ulteriore criticità è rappresentata dalla necessità di attraversare la strada

Tangenziale Est di Pistoia, di competenza provinciale, al Km 0+105, come mostrato

nella Tavola 8 allegata. Poiché la strada è in rilevato, anche questo attraversamento

sarà attuato tramite tecnica no dig – microtunneling, che non prevede scavo, ma

inserimento “a spinta” nel terreno della tubazione in progetto, mediante la posa di un

pozzetto a monte e uno a valle dell’attraversamento stesso.

La Provincia di Pistoia richiede, come unica prescrizione, che la tubazione abbia,

sopra la sua generatrice, un ricoprimento di almeno un metro.

Il progetto ha previsto anche in questo caso la scelta di una condotta in gres DN

400 mm, autoresistente, posata alla pendenza del 6,7 per mille. Il microtunneling

sarà realizzato mediante l’ausilio di due pozzetti circolari del diametro interno di 3,20

m, autoaffondanti. Il pozzetto di spinta sarà posto a Ovest, in un terreno campestre, e

quello di arrivo a Est, al di sotto della fossetta di guardia della tangenziale; il primo

sarà chiuso con una soletta in c.a. e un chiusino e sarà reso definitivo; il secondo

verrà invece dismesso, e la tubazione proseguirà subito a valle in un pozzetto

realizzato in opera delle dimensioni interne di 2,50 x 2,50 m, finalizzato ad accogliere

al suo interno, oltre alla tubazione in progetto, il collettore in cls DN 500 mm esistente

e una tubazione di futura realizzazione in PVC Ø 630 mm proveniente da Nord.

La Tavola 8 allegata illustra nel dettaglio le peculiarità dell’attraversamento.

Firenze, Marzo 2015

Il Tecnico

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QUADRO ECONOMICO

A) Lavori a base d'asta

- Lavori € 485 000,00

- Oneri per la sicurezza € 95 000,00

Sommano € 580 000,00 € 580 000,00

B) Somme a disposizione

- Progettazione e DL € 106 029,38

- Esprori € 112 500,00

- Materiali di magazzino € 5 000,00

- Manodopera aziendale € 5 000,00

- atri oneri, imprevisti ed arr.ti € 47 470,62

Sommano € 276 000,00 € 276 000,00

Importo totale dei lavori

€ 856 000,00

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