REVISTA INGENIO
Diseño y Comparación Económica de una Superestructura de un Puente con Vigas
de Hormigón Postensado o con Vigas-Losas-Cajón
Design and Economic Comparison of a Bridge Superstructure with Post-Tensioned Concrete
Beams or with Box-Slab-Beams
John Alex Almeida Hernández | Escuela Politécnica Nacional -Ecuador
Alexis Eduardo Armas Herrera | Escuela Politécnica Nacional -Ecuador
Luis Tinerfe Hernández Rodríguez | Escuela Politécnica Nacional -Ecuador
María Belén Correa Vallejo | Escuela Politécnica Nacional -Ecuador
Diego Armando Arévalo Chafuel | Escuela Politécnica Nacional -Ecuador
https://doi.org/10.29166/ingenio.v8i2.7839 pISSN 2588-0829
2025 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
, (), - , . -
En este artículo se diseña, compara técnicamente y evalúa económicamente la superestructura de un
puente de 30 metros de luz sin apoyos intermedios, usando dos variantes diferentes, con el objetivo de
obtener la opción más ventajosa para su uso en Ecuador. En un caso, se utiliza losa de hormigón arma-
do sobre vigas de hormigón postensado y, en la otra, vigas y losa unidas integralmente formando una
sección cajón. El diseño se hizo siguiendo las normas actuales, tanto internacionales como del Ecuador.
Para el puente con losa sobre vigas postensadas se usa una herramienta de cálculo desarrollada interna-
mente. Para el puente con viga-losa-cajón, se realiza un prediseño basado en normas y se modela con
soware especializado. El análisis económico considera los costos actuales de Ecuador para materiales y
mano de obra. Se establece un cronograma de actividades con diagramas de Gantt y cronogramas, ajus-
tados a escalas de tiempo iguales para ambos puentes y condiciones similares, garantizando indicadores
de comparación coherentes. Se concluye que, en base al diseño y análisis económico que se ha realizado
para ambas variantes, para una longitud de 30 m, típica para puentes tipo paso elevados sobre avenidas,
el puente losa sobre vigas postensadas representa la mejor opción desde el punto de vista constructivo y
económico, sirviendo esto de guía para que los proyectistas puedan decidir qué solución van a utilizar.
In this article, the superstructure of a 30-meter-span bridge without intermediate supports is designed,
technically compared, and economically evaluated using two dierent variants, with the objective of de-
termining the most advantageous option for use in Ecuador. In one case, a reinforced concrete slab over
prestressed concrete girders is used, while in the other, the girders and slab are integrally connected to form
a box section. e design was carried out following current international and Ecuadorian standards.
For the bridge with a slab over prestressed girders, an internally developed calculation tool is used. For
the box-section girder-slab bridge, a preliminary design is performed based on standards and modeled
using specialized soware. e economic analysis considers current material and labor costs in Ecuador. A
schedule of activities is established using Gantt charts and timelines, adjusted to equal time scales for both
bridge types and similar conditions, ensuring consistent comparison indicators.
e study concludes that, based on the design and economic analysis conducted for both variants, for a
30-meter span—typical for overpass bridges—the slab-over-prestressed-girder bridge represents the best
option from a construction and economic standpoint. is serves as a guideline for designers in selecting
the most suitable solution.
Comparación económica, diseño estruc-
tural, hormigón postensado, puentes, su-
perestructura.
Economic comparison, structural design,
post stress concrete, bridges, superstructure.
1. Introducción
Los puentes son uno de los elementos más importantes
en la proyección de carreteras, aún más en Ecuador por
su topografía, hay que sortear gran número de grandes
depresiones y ríos no solo para comunicar ciudades, sino
que en algunos casos acortar el tiempo de viaje en vías
existentes y de esta manera fortalecer la red vial para fo-
mentar el desarrollo productivo del país [1]. En otros paí-
ses, especialmente países desarrollados, se han realizado
grandes avances en el diseño y construcción de puentes
viga losa cajón mediante dovelas unidas por postensado
y de esta manera, se ha conseguido construirlos con ma-
yores luces y optimizar los materiales al tener secciones
estructurales más ecientes [2]. Un puente de carretera
Recibido: 10/2/2025
Recibido tras revisión: 10/3/2025
Aceptado: 2/4/2023
Publicado: 10/7/2025
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Diseño y Comparación Económica de una Superestructura de un Puente con Vigas de Hormigón Postensado o con Vigas-Losas-Cajón
debe estar diseñado para soportar de forma segura todas
las cargas previstas durante su vida útil [3]. Los diseña-
dores y calculistas estructurales de Ecuador generalmen-
te toman como referencia la norma americana AASHTO
[4] realizando sus propias interpretaciones y asunciones,
lo que diculta aún más el correcto desarrollo e imple-
mentación de puentes de hormigón postensado y vigas
losa cajón [5].
El presforzado es una técnica de pre cargar el concre-
to en forma tal que se eliminen o reduzcan los esfuerzos
de tensión que son inducidos por las cargas de gravedad.
En el pretensado los cables están esforzados contra ancla-
jes externos y el concreto es fraguado en contacto directo
con los tendones, permitiendo así desarrollar el aanza-
miento. En el postensado, cuando el concreto ha ganado
suciente resistencia, los tendones son esforzados direc-
tamente contra el concreto y son mecánicamente asegura-
dos en anclajes empotrados en la fragua en cada extremo
[6]. Los puentes de vigas presforzadas requieren peraltes
menores que las de hormigón armado, siendo entonces
menos pesados, logrando mayores luces. Utilizan acero y
concreto de alta resistencia [7].
El postensado es una derivación del pretensado, pero
en este caso se fabrica la pieza de hormigón dejando los
conductos longitudinales con el perl que se haya deci-
dido para los tendones de postensado, generalmente po-
seen la forma del diagrama de momentos. La colocación
de estos conductos se realiza previo al vaciado del hormi-
gón. Una vez endurecido el hormigón se enhebran dichos
conductos pasando por su interior los torones, y median-
te equipos adecuados, como gatos de tesado, se procede
a realizar el postensado de los mismos hasta alcanzar la
tensión deseada [8].
El postensado tiene las ventajas de uniones sencillas y
ecientes entre losas, vigas, muros y columnas, que elimi-
nan problemas de juntas entre dichos elementos. Permi-
te el acortamiento signicativo de plazos de ejecución de
la obra de aplicarse ecientes cronogramas de construc-
ción. El sistema de encofrado se puede retirar inmedia-
tamente concluido el tensado. Por lo general hay siempre
ecientes programas de ejecución debido a que los mol-
des se pueden reusar [9]. Además, se logran estructuras
livianas y resistentes que permiten reducir las cargas y
alcanzar mayores luces entre vanos. Cuando el trazado
de los tendones deja de ser recto, lo que resulta muy fre-
cuente con este sistema, aparece un componente verti-
cal de cortante que se opone ventajosamente al esfuerzo
de corte originado por las cargas externas, permitiéndo-
se un incremento del espaciamiento de la armadura pa-
siva transversal, con el consecuente ahorro de acero. Muy
útil para la construcción en dovelas o prefabricados que
luego pueden ser unidos en la obra. Aplicable a estructu-
ras hiperestáticas o continuas, en las que incluso pueden
existir cambios de curvatura en la directriz de los cables
o alambres [8].
El postensado tiene las desventajas que, a diferencia
del hormigón armado común, se requiere de mano de
obra y maquinaria especializada. El postensado es más
caro que el de hormigón pretensado. Los anclajes no se
recuperan y quedan perdidos en el hormigón. Precisa una
vaina o ducto por dónde van los cables e inyección pos-
terior de gran complejidad de ejecución en el caso de no
utilizarse el acero engrasado, el cual ya viene envainado y
engrasado de fábrica. El acero utilizado es un acero espe-
cial, más caro que el acero de refuerzo común [9]. Al tener
trazados curvos de los cables las pérdidas por fricción se
incrementan durante el tesado [8].
En la Escuela Politécnica Nacional, en Ecuador, se
han realizado varios estudios sobre la temática de eva-
luación y reforzamiento de puentes existentes con más de
30 años de construidos, debido a que las normas y cargas
actuales son muy diferentes a cuando se diseñaron, des-
tacándose los de Benavides [10], Mediavilla [11], Galarza
[12] y Solís [13]. En este trabajo se aborda una temática
diferente, siendo el objetivo determinar la variante más
ventajosa para la construcción de puentes tipo paso eleva-
dos sobre avenidas en el Ecuador, al ser más conveniente
no usar pilas intermedias, empleando vigas postensadas
o viga losa cajón y realizándose un estudio comparati-
vo entre el diseño de la superestructura de un puente de
30 m de longitud apoyado en ambos estribos y sin apo-
yos intermedios. Debido a que en Ecuador no existe una
norma propia que trate lo abordado en este trabajo, se
toma como referencia la norma AASHTO [4]. Primero
se utilizará losa de hormigón armado y vigas de hormi-
gón postensado y luego con vigas y losa unidas integral-
mente formando una sección cajón en volados sucesivos,
llamados dovelas, unidos por postensado y reriéndo-
se como viga-losa-cajón. Al nal, se efectúa un análisis
económico entre las dos propuestas tomando como refe-
rencia los precios de los materiales, mano de obra y ma-
quinaria en el Ecuador y así poder determinar la variante
más ventajosa. En la metodología utilizada, además de la
AASHTO [4], se tomaron en cuenta aspectos y criterios
destacados por Rodríguez [14], Ministerio de Transpor-
te y Comunicaciones de Perú [15] y la Norma Ecuatoria-
na de la Construcción NEC-SE-CG [16]. En términos de
análisis sísmico se consideran criterios presentados en la
Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-SE-DS [17],
ASCE/SEI 41-23 [18], Gombosuren [19] y Wei et al. [20].
2. Método
2.1 MATERIALES
La AASHTO [4] expone que la resistencia a la compre-
sión del hormigón a los 28 días () para postensado no
69
Almeida J. et al.
debe ser menor que 28 MPa y solo se podrán utilizar
hormigones con resistencias de diseño mayores que 70
MPa si algún artículo especíco así lo permite y se rea-
lizan ensayos físicos para establecer las relaciones entre
la resistencia del hormigón y las demás propiedades y,
además, si las condiciones locales lo permiten. Para de-
terminar el módulo de elasticidad del hormigón ) de
peso normal, se usa una expresión matemática basada
en investigaciones, la cual se presenta en la ecuación (1).
(1)
Las barras para el acero de refuerzo deben ser corruga-
das, excepto para estribos cerrados y mallas metálicas
en los cuales se podrá emplear barras lisas. La uencia
nominal para acero de refuerzo (fy), no debe ser inferior
de 420 MPa ni superior a 520 MPa. El módulo de elasti-
cidad del acero de refuerzo no presforzado, (Es), puede
asumirse como 200 000 MPa. El módulo de elasticidad
para acero presforzado (Ep) puede ser considerado como
de 197 000 MPa para torones y 207 000 MPa para barras,
en algunos casos puede ser necesario valores más exactos
obtenidos de ensayos de laboratorio o informes entrega-
dos por el fabricante [4].
En la Tabla 1 se presentan las características de mono
torones de presfuerzo grado 270 – baja relajación que se
usan en Ecuador.
Características torones de presfuerzo grado 270 – baja relajación
en Ecuador
Diá-
metro
(mm)
Número
de Alam-
bres
Trac-
ción mí-
nima a
la rotura
(kN)
Área mínima
(mm2)
Masa
Aproxi-
mada (kN/
km)
12.7 1x7 183.7 98.7 7.77
15.24 1x7 260.7 140 11.04
2.2 LÍMITES DE PRESFUERZO PARA EL ACERO DE
PRETENSADO
La norma AASHTO [4] establece que el límite de esfuer-
zo a la tracción de los tendones debido al presforzado en
los estados límites de resistencia, servicio y evento ex-
tremo no debe exceder los valores recomendados por el
fabricante de los tendones o anclajes, y los valores espe-
cicados en la Tabla 2.
Condición
Tipo de tendón
Barras li-
sas de alta
resisten-
cia.
Cables de baja
relajación.
Barras de
alta re-
sistencia
conforma-
das.
Pretensado
Inmediatamen-
te antes de la
transferencia
0.70 fpu 0.75 fpu -
En estado límite
de servicio des-
pués de las pér-
didas
0.80 fpy 0.80 fpy
Postensado
Antes del acu-
ñamiento, se
puede permitir
a corto plazo
0.90 fpy 0.90 fpy 0.90 fpy
En anclajes y
acoplamientos
inmediatamente
después del acu-
ñamiento de los
anclajes
0.70 fpu 0.70 fpu 0.70 fpu
En otros si-
tios a lo largo
de la longitud
del miembro,
alejado de los
anclajes y aco-
pladores in-
mediatamente
después del acu-
ñamiento
0.70 fpu 0.74 fpu 0.70 fpu
En estado límite
de servicio des-
pués de las pér-
didas
0.80 fpy 0.80 fpy 0.80 fpy
Además, para el postensado, se permite utilizar duran-
te cortos periodos de tiempo antes del acuñamiento para
compensar las pérdidas por fricción y acuñamiento, solo si
no se sobrepasan los valores expuestos en la Tabla 2, don-
de y se corresponden con el esfuerzo a tensión de uencia
y último respectivamente del acero de pretensado.
2.3 LÍMITES DE ESFUERZOS PARA EL HORMIGÓN
El límite de compresión antes de las pérdidas del hor-
migón presforzado, incluido los puentes construidos en
voladizos sucesivos, será de , donde es la resistencia a
Tabla 2.
Límites de esfuerzo para tendones de pretensado y postensado [4]
Tabla 1.
70
Diseño y Comparación Económica de una Superestructura de un Puente con Vigas de Hormigón Postensado o con Vigas-Losas-Cajón
la compresión del hormigón en el momento del tensado
de los cables o torones de presfuerzo. En ausencia de da-
tos experimentales puede tomarse como . Los esfuerzos
de compresión del hormigón inmediatamente después
de las pérdidas se evaluarán utilizando la combinación
de carga en estado límite de Servicio I, de acuerdo con
la Tabla 3. El factor de reducción de carga, (), se podrá
considerar igual a 1.0 cuando las relaciones de esbeltez
de las almas y alas, determinadas conforme al Artículo
5.6.4.7.1 de la AASHTO [4], no sean mayores que 15.
Cuando la relación de esbeltez es mayor a 15, el factor
de reducción , deberá ser calculado de acuerdo con el
Artículo 5.6.4.7.2.
Límites para el esfuerzo de compresión del concreto presforzado
después de las pérdidas [4]
Ubicación Esfuerzo límite
Debido a la suma de tensión
efectiva de presforzado y car-
gas permanentes
2.4 PÉRDIDAS TOTALES EN LA FUERZA DE POSTENSADO
Las pérdidas del presforzado se clasican en pérdidas
instantáneas y pérdidas diferidas, las cuales dependen
del tiempo. El estudio de las pérdidas también se reali-
za con el n de que se pueda determinar la fuerza del
presforzado o tensión que actúa sobre la sección de hor-
migón en cualquier etapa de la vida útil del elemento.
Además, cabe aclarar que las pérdidas se maniestan en
formas diferentes y con características propias que de-
penden del tipo de técnica de presforzado del hormigón.
De este modo las pérdidas para el postensado pueden
considerarse como se muestra en la ecuación (2), la cual
es la presentada por la AASHTO [4]:
(2)
Donde:
Pérdidas totales (MPa)
Pérdidas iniciales por fricción (MPa)
Pérdidas iniciales por asentamiento o penetra-
ción de anclajes (MPa)
Suma de todas las pérdidas iniciales o ganancias
debidas al acortamiento o extensión elástica en el mo-
mento de la aplicación del presforzado y/o cargas exter-
nas (MPa)
Pérdidas debidas a la contracción a largo plazo y
debido a la uencia del hormigón, y relajación del acero
(MPa)
Las pérdidas instantáneas suceden durante el proce-
so de tensado de la armadura activa e inmediatamente
después de la transferencia de la fuerza de presforzado al
elemento de hormigón, entonces para el postensado las
pérdidas instantáneas más frecuentes son las siguientes:
a.
Pérdidas del conjunto de anclaje debido al asentamien-
to o penetración los mismos ( ).
b.
Pérdidas por fricción a lo largo de los ductos, o de las
sillas de apoyo si se trata de postensado no adheren-
te ( ).
c.
Pérdidas por acortamiento elástico instantáneo del hor-
migón ( ).
Las pérdidas que dependen del tiempo ( ) se pro-
ducen debido a la uencia lenta y contracción a largo
plazo del hormigón, y a la relajación del acero de elemen-
tos postensados. En los Artículos 5.9.3.3 y 5.9.3.4 de la
norma AASHTO [4], se establece un método aproxima-
do y un método renado respectivamente para el cálculo
de las pérdidas dependientes del tiempo o al largo plazo.
Estos métodos serán aplicables conforme a las condicio-
nes de cada proyecto.
2.5 PUENTES VIGALOSACAJÓN
Las secciones de vigas y losa unidas integralmente for-
mando una sección cajón son elementos de concreto
postensado o pretensado, de peralte constante o varia-
ble dependiendo de la luz que se necesite cubrir y por
su forma presentan un aspecto arquitectónico agradable
a la vista. Estas secciones están conformadas por una
losa superior, dos o más almas, y una losa inferior. Las
secciones transversales de la superestructura de puentes
viga-losa-cajón postensadas pueden ser de múltiples cel-
das o de celda única, como se muestra en la Figura 1.
Viga-losa-cajón de múltiples celdas (Arriba) y viga-losa-cajón de
una celda (Abajo)
Los componentes básicos de la sección transversal son:
• Losa superior: toda la losa de hormigón incluidas las
partes entre las almas internas y los voladizos fuera
de las almas exteriores.
Tabla 3 .
Figura 1 .
71
Almeida J. et al.
• Voladizos: salientes de la losa superior.
• Almas o vigas: pueden ser interiores o exteriores,
verticales o inclinadas.
• Losa inferior: conecta las almas en la parte inferior y
cierra la sección.
Este tipo de secciones, debido a su conguración es-
tructural, son ideales para puentes de grandes luces y
es así que a partir de los 30 m de longitud se empieza a
compensar su dicultad constructiva frente a otras con-
guraciones de sección transversal de puentes. Son ecien-
tes para resistir esfuerzos de exión positivos y negativos
puesto que las losas superiores e inferiores absorben la
mayoría de estos esfuerzos, asimismo estas secciones po-
seen una mayor rigidez torsional debido a su condición
de sección cerrada que en la mayoría de casos evita uti-
lizar diafragmas intermedios [21]. Otra ventaja es que al
tener una gran rigidez transversal permite reducir al mí-
nimo el espesor de las paredes por lo que se logran sec-
ciones más delgadas y esbeltas [2].
Sin embargo, tiene como desventajas que para luces
pequeñas las dicultades de ejecución y construcción, no
se compensan con las ventajas estructurales y reducción
de peso que ofrecen. Si la construcción se realiza in situ
es necesario de mucha obra falsa, cimbras y encofrados
trayendo complejidad en la construcción. De esta ma-
nera el rendimiento en la construcción de este tipo de
puentes puede complicarse y en consecuencia se requiera
emplear mucha mano de obra y maquinaria especializa-
da. Además, si la construcción se realiza in situ mediante
el método de volados sucesivos o construcción en voladi-
zo es necesario contar con un encofrado móvil, a parte, si
la sección es de peralte variable hay que tomar en cuen
-
ta esta variación haciendo más laboriosa su construcción
en relación a puentes de otras tipologías como los puen-
tes de losas sobre vigas. En el caso de construcción con
elementos prefabricados se requiere de una supercie ex-
tra de trabajo para la construcción de los segmentos pre-
fabricados, y si estas instalaciones no se encuentran cerca
del sitio de construcción del puente se debe realizar ma-
yores gastos de transporte. Adicionalmente, es preciso el
uso de equipos tecnológicos avanzados como una estruc-
tura de soporte para la construcción y una grúa para ins-
talar los elementos prefabricados [21].
3. Resultados y discusión
3.1 CONSIDERACIONES INICIALES
Partiendo que el objetivo del trabajo es determinar la va-
riante más ventajosa empleando vigas postensadas o viga
losa cajón para su uso en intercambiadores sobre aveni-
das del Ecuador, se diseñó un puente de 30 m de longitud
considerando que se encuentra apoyado en los estribos y
sin apoyos intermedios, permitiendo esto último que no
existan pilas en el separador central. El ancho es de 9 m
conformado por dos vías de 3.6 m cada una, un carril para
cada sentido del tráco vehicular, con barreras de 0.40 m
de ancho a ambos lados del puente, bermas de 50 cm a
cada lado, sin veredas y sin parterre intermedio. La sec-
ción longitudinal del puente se muestra en la Figura 2.
Figura 2
Sección longitudinal del puente
3.2 PUENTE LOSA SOBRE VIGAS POSTENSADAS
Para el diseño de cada miembro estructural de esta solu-
ción se ha tomado en cuenta lo explicado en la AASHTO
[4] obteniéndose las siguientes dimensiones: una losa de
20 cm de espesor, vigas exteriores de 1.60 m de altura y
0.60 m de ancho y vigas interiores de 1.60 m de altura y
0.40 cm de ancho. Esto se muestra en la Figura 3. Para
el cálculo resistente se ha utilizado una herramienta de
cálculo con el n de facilitarlos, la cual no es parte de este
artículo. Los resultados del armado de la losa se presen-
tan en la Figura 4.
Figura 3
Sección transversal del puente losa sobre vigas
Figura 4
Armado de la losa
Para el trazado de vigas se tomó en cuenta el tipo de apo-
yo del puente, pues, el trazado de postensado debe seguir
la forma del diagrama de momentos que soporta este. En
este caso se tiene un puente simplemente apoyado en sus
extremos con un diagrama de momentos de forma para-
bólica con un valor máximo en el centro de la longitud y
cero en los extremos. Con esto en consideración, el tra-
72
Diseño y Comparación Económica de una Superestructura de un Puente con Vigas de Hormigón Postensado o con Vigas-Losas-Cajón
zado de los cables de postensado es de forma parabólica
empezando y terminando a la altura del eje neutro del
puente y con valor máximo en el centro a una distancia
de 15 m de los apoyos. El Trazado de cables de postensa-
do se muestra en la Figura 5. Los resultados del armado
de las vigas exteriores se presentan en la Figura 6 y de las
interiores en la Figura 7. En el caso de la armadura de
refuerzo, el armado mínimo resultó suciente para cum-
plir con los requisitos de resistencia, además de favorecer
el proceso constructivo al optimizar la disposición y co-
locación del refuerzo.
Figura 5
Trazado de cables de postensado. Dimensiones en metros
Figura 6
Armado de las vigas exteriores
Figura 7
Armado de las vigas interiores
3.3 PUENTE VIGALOSACAJÓN
Las consideraciones iniciales, tanto de longitud como de
carga, son las mismas que para el puente losa sobre vigas
postensadas. Se ha realizado un prediseño de la sección
del puente basándose en la norma AASHTO [4], que-
dando como resultado la sección que se muestra en la
Figura 8. Para el diseño se ha utilizado el soware CSI
Bridge, versión de prueba [22], especializado en diseño
de puentes, en el cual se ha introducido las dimensiones
antes especicadas y las características de los materiales.
El modelo puente viga-losa-cajón en soware de diseño
se presenta en la Figura 9.
Figura 8
Vista y dimensiones sección transversal puente viga-losa-cajón
Figura 9
Modelo Puente viga-losa-cajón en soware de diseño
Una vez analizado se procede a calcular su armado rea-
lizándose un análisis transversal de la sección del puente
para asegurarse de que este soporte las cargas requeri-
das. En la Figura 10 se muestra el armado. El trazado de
los cables de postensado en esta solución toma la misma
consideración respecto al tipo de apoyo del puente, sin
embargo, en el caso de este el trazado también tiene una
inclinación en sentido “x” además del sentido “y” como
se muestra en la Figura 11, donde solo se representa la
mitad de la viga, debido a que la otra mitad por simetría
es igual.
73
Almeida J. et al.
Figura 10
Armado de sección transversal de puente viga-losa-cajón.
Figura 11
Vista superior y lateral del trazado de cables de postensado. Di-
mensiones en metros
Vista superior.
Vista lateral
En el modelo de la sección transversal se optó por utili-
zar puntos de inserción para realizar la conexión entre
la losa superior y las almas, en lugar de hacer una cone-
xión directa de eje a eje, ya que de este modo se pretende
realizar una mejor aproximación a las condiciones reales
de la unión entre estos elementos. Se hace hincapié en
esta parte debido a que la losa superior tiene una sección
transversal de peralte variable y las almas se conectan a
la losa superior en la parte de mayor peralte de la losa,
por lo que, realizar una conexión de eje a eje no es la
opción más aconsejable debido a que se agrega más sec-
ción o material en las uniones, por ende, se aumenta el
peso del modelo, y además no se consideran los efectos
que produce la sección peraltada en los momentos. Por
otro lado, para garantizar que las almas se conecten en la
parte inferior de mayor peralte de la losa superior, en el
modelo se utilizan puntos de inserción con el propósito
de que se transmitan las mismas deformaciones entre los
elementos en los puntos de interés y de esta manera tener
conexiones que se asemejan a las condiciones construc-
tivas reales.
3.4 COMPARACIÓN ECONÓMICA
El análisis del costo de ambas superestructuras obtiene
un punto importante en el presente trabajo pues al com-
probar que ambas opciones soportan de manera ecien-
te las cargas solicitadas, el tiempo de construcción y el
costo nal de la estructura juegan un papel determinante
en la elección de la mejor variante de puente. En la tabla
4 se muestra la comparación económica entre las 2 so-
luciones usando los costos de Ecuador y considerando
solo la parte estructural de la superestructura. Para el
proceso de postensado multi torón es necesario impor-
tar los equipos y elementos necesarios como son: el gato
hidráulico y los elementos de anclaje, debido a que, en
Ecuador no existe disponibilidad de estos equipos, razón
por la cual en el análisis de precios unitarios se ha con-
siderado los costos de exportación desde una empresa
ubicada en Colombia. La variante con vigas postensa-
das utilizó un volumen de hormigón de 164.30 m3, un
peso del acero de refuerzo de 146.97 kN y del acero de
presfuerzo de 55.12 kN. En cambio, para el caso de la
losa-viga-cajón fueron 137.11 m3, 347.49 kN y 48.05 kN
respectivamente.
Tabla 4
Presupuesto de general de ambas estructuras
Tipo de solución Costo (USD) Diferencia
Puente Losa sobre vigas
postensadas $117089.36 $42819.45
Puente Losa-viga-cajón $159908.81
En lo referente a tiempo de construcción se ha determi-
nado con ayuda de un diagrama de Gantt para cada tipo
de puente. Los tiempos de ejecución nales se presentan
en la Tabla 5.
Tabla 5
Tiempo de ejecución de general de ambas estructuras
Tipo de solución Tiempo de Ejecución
Meses Semanas Días
Puente Losa sobre vigas posten-
sadas 2.9 12 60
Puente Losa-viga-cajón 3.9 16.4 82
Observando el proceso de diseño y el análisis económico,
se llega a cumplir el objetivo de esta investigación, obser-
74
Diseño y Comparación Económica de una Superestructura de un Puente con Vigas de Hormigón Postensado o con Vigas-Losas-Cajón
vándose que la variante losa-viga-cajón, aunque tienen
una apariencia arquitectónica mejor, es más costosa 1.36
veces mayor que usando vigas postensadas, sirviendo
esto de guía para que los proyectistas puedan decidir qué
solución van a utilizar
4. Conclusiones
En el diseño del puente losa sobre vigas postensadas se
puede observar que las vigas internas tienen una base de
40 cm, mientras que las vigas exteriores poseen una base
60 cm, debido a que, si se mantiene una base de 40 cm
para las vigas externas no se cumple con el chequeo de
los módulos de sección mínimos y tampoco con el esta-
do límite de Resistencia I, ya que los momentos que se
producen en las vigas exteriores son mayores que en las
vigas interiores. En consecuencia, se tuvo que aumentar
la base de las vigas externas a 60 cm para no tener au-
mentar el peralte de la viga, opción poco factible, y tam-
poco aumentar el número de vigas principales que pro-
vocaría un rediseño total del puente. Esto conlleva a que
el momento de diseño () de las vigas externas sea 1.46
veces mayor que el momento último actuante.
Para el análisis del puente losa sobre vigas postensa-
das se ha considerado unas pérdidas totales iniciales del
20% en los cables y cuando se han realizado los cálculos
respectivos para las pérdidas debido al postensado, éstas
han variado al 19.95% de pérdidas totales para las vigas
internas y el 19.73% para las vigas externas, por lo que,
al ser menores que el porcentaje de pérdidas asumido ini-
cialmente, no es necesario realizar un rediseño. En cam-
bio, para la variante viga-losa-cajón el programa en el que
se ha diseñado calcula automáticamente las pérdidas de-
bido al postensado dando como resultado unas pérdidas
totales del 18.75%. Como se puede notar las pérdidas de
-
bido al postensado en puentes son relativamente altas en
comparación con el 10% de pérdidas para edicios que
suele ser recomendado en varias bibliografías, por lo que
es preciso realizar los cálculos correspondientes para de-
terminar las pérdidas debido al postensado, ya que de otro
modo si se toman porcentajes tan bajos de pérdidas el di-
seño de puentes en hormigón postensado sería incorrecto.
En lo referente a los tiempos de construcción, la so-
lución viga-losa-cajón presenta cronograma que excede
con 22 días laborables al cronograma de la variante losa
sobre vigas postensadas. Esto se debe a la dicultad tan-
to en el encofrado como en la colocación de la armadura,
por lo cual, la variante losa sobre vigas representa una me-
jor opción en este apartado, debido a que tiene un ahorro
de tiempo del 29% en comparación a la viga-losa-cajón.
Al momento de determinar los costos indirectos en
el análisis de precios unitarios uno de los factores más
importantes es la ubicación del proyecto, pues, de esto
depende el aumento o disminución de los costos en
logística, transporte de materiales y personal, arriendo
de bodegas y terrenos durante la construcción, etc. Ra-
zón por la cual los costos indirectos pueden ir desde un
20% en una buena ubicación hasta un 35% en una ubi-
cación desfavorable del proyecto.
El costo del puente viga-losa-cajón supera al costo del
tipo losa sobre vigas en un 36.57% y esta diferencia en
costo se debe principalmente a que el viga-losa-cajón ne-
cesita más acero de refuerzo en sentido transversal. Tam-
bién el mayor costo de este último se debe a su geometría
la cual implica que la construcción de este tipo de puen-
tes sea más complicada y por esta razón, en el análisis de
precios unitarios para rubros similares como es el caso
del hormigón, encofrado, desencofrado y armado, el cos-
to por rubro aumente.
En base al diseño y análisis económico que se ha rea-
lizado para el puente losa sobre vigas postensadas y el vi-
ga-losa-cajón en hormigón postensado, se ha evidenciado
que, para una longitud de 30 m, típica para puentes tipo
paso elevados sobre avenidas en el Ecuador, donde es más
conveniente no usar pilas intermedias, el puente losa so-
bre vigas representa la mejor opción desde el punto de
vista constructivo y económico. Sin embargo, en muchas
ciudades se opta por la solución viga-losa-cajón por ra-
zones estéticas, ya que su forma o geometría es más atrac-
tiva arquitectónicamente y realza los espacios urbanos.
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