Design and Economic Comparison of a Bridge Superstructure with Post-Tensioned Concrete Beams or with Box-Slab-Beams
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
In this article, the superstructure of a 30-meter-span bridge without intermediate supports is designed, technically compared, and economically evaluated using two different variants, with the objective of determining 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. The 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 software. The 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.
The 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. This serves as a guideline for designers in selecting the most suitable solution.
Downloads
Metrics
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
References
NEVI, Especificaciones Generales Para la Construcción de Caminos y Puentes, vol. III, Quito, Ecuador.
J. C. Araújo, Diseño de un puente de hormigón pretensado en volados sucesivos: comparación de diseño y costo de construcción entre el puente diseñado y el puente construido en acero y hormigón postensado sobre la quebrada de Gualo, Universidad San Francisco de Quito, Ecuador, 2011.
D. Huang and B. Hu, Concrete Segmental Bridges: Theory, Design, and Construction to AASHTO LRFD Specifications, CRC Press, First Edition, Boca Raton, USA, 2020. https://doi.org/10.1201/9780429485473
AASHTO, LRFD Bridge Design Specifications, American Association of State Highway and Transportation Officials, 9th Edition, Washington DC, USA, 2020.
A. Arévalo, Diseño y comparación económica de la superestructura de un puente de un solo vano considerando variantes de losa con vigas de hormigón postensado y vigas de acero, Escuela Politécnica Nacional, Quito, Ecuador, 2023. http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/24955
A. Rodríguez Serquén, Puentes con AASHTO LRFD 2020, 9na Edición, Perú, 2022.
ACI CODE-318-19, Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, American Concrete Institute, USA, 2022.
J. A. Hernández y J. J. Hernández, Hormigón Estructural. Diseño por Estados Límites (Parte III), Habana, 2011.
A. Torres y F. Morales, Sistemas constructivos: Hormigón pretensado y postensado, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay, 2011.
J. Benavides, M. Díaz, L. Hernández y E. Mora, Evaluación estructural de un puente en la ruta Spondylus del Ecuador, Revista Ciencia y Construcción, Vol. 3(3), pp. 6-18, 2022.
J. C. Mediavilla, L. Hernández y M. Molina, Reforzamiento de la superestructura de un puente tipo viga losa de hormigón armado, Revista Ciencia y Construcción, Vol.4(4), pp. 23-34, 2023.
B. Galarza, M. Llumiquinga, L. Hernández, E. Mora y M. Molina, Evaluación estructural de un puente sobre un río en la costa ecuatoriana, Ciencia, Ingenierías y Aplicaciones, Vol. 7(1), pp. 55-87, 2024.
K. Solís, L. Hernández, I. Águas y P. Pinto, Evaluación estructural de la superestructura de un puente existente tipo viga losa de hormigón armado en Ecuador, Ciencia, Ingenierías y Aplicaciones, 7(2), pp. 1-37, 2024. https://doi.org/10.22206/cyap.2024.v7i2.3273
M. K. Rodríguez, Diseño de un puente tipo losa y puente viga losa hasta 20m de luz, en el Distrito de Chilca-2017, Escuela Académica Profesional de Ingeniería Civil, Universidad Continental, Huancayo, Perú, 2019. https://hdl.handle.net/20.500.12394/5486
Ministerio de Transporte y Comunicaciones de Perú, Manual de Puentes, Dirección General de Caminos y Ferrocarriles, Perú, 2018.
NEC-SE-CG, Cargas Generales, Norma Ecuatoriana de la Construcción, MIDUVI, Ecuador, 2024.
NEC-SE-DS, Peligro sísmico diseño sismo resistente, Norma Ecuatoriana de la Construcción, MIDUVI, Ecuador, 2015.
ASCE/SEI 41-23, Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings, American Society of Civil Engineers, Virginia, USA, 2023.
D. Gombosuren and T. Maki, Effect of Joint Flexibility on Seismic Performance of a Reinforced Concrete Ductile Moment-Resisting Frame, Advances in Materials Science and Engineering, Article ID 6858283, 2022. https://doi.org/10.1155/2022/6858283.
F. Wei, H. Chen and Y. Xie, Experimental study on seismic behavior of reinforced concrete shear walls with low shear span ratio, Journal of Building Engineering, Vol. 45, Article ID 103602, 2022. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103602
H. Alosilla, Proceso constructivo de viaducto con viga cajón postensada de sección variable, cimentado sobre pilotes excavados - proyecto tren eléctrico, Vol. TOMO I: Universidad Nacional De Ingeniería, Lima, Perú, 2015.
CSI Bridge, Software, versión de prueba, Computers and Structures, Inc., 2024 https://www.csiamerica.com/products/csibridge