M.I. JOSE TRINIDAD CANTO CONTRERAS
DIRECTOR RESPONSABLE DE OBRA No. 667
CORREPONSABLE EN SEGURIDAD ESTRUCTURAL No. 667
PROFESOR INVESTIGADOR DE LA UNIVERSIDAD JUAREZ AUTONOMA DE TABASCO
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL S.M.I.E 2408
PROYECTO:
REPORTE DE CÁLCULO ESTRUCTURAL
DE QUEMADOR
1 DE
35
UBICACIÓN:
VILLAHERMOSA, TABASCO
PROPIETARIO:
ELABORÓ:
REVISÓ:
ING. ERIC GÓMEZ SILVAN.
M. EN I. JOSE TRINIDAD CANTO CONTRERAS.
MAYO 2024
Calle Reforma Norte No. 587 Col. San Silverio, C.P. 86320, Comalcalco, Tabasco.
E-mail. jtcanto@yahoo.com.mx
Teléfonos: Oficina. (933) 333 2293
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ÍNDICE
1.0 INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................................................... 3
2.0 OBJETIVOS. .......................................................................................................................................................... 3
3.0 ALCANCES. ........................................................................................................................................................... 3 2 DE
35
4.0 CONSIDERACIONES DE DISEÑO…….. .............................................................................................................. 4
5.0 EVALUACIÓN DE CARGAS. ................................................................................................................................ 5
5.1 CARGA MUERTA (CM). ........................................................................................................................................ 5
5.2 CARGA VIVA (CV). ................................................................................................................................................ 6
5.3 CARGA DE SERVICIO (CS) Y FACTORIZADA (CF). .......................................................................................... 6
5.4 CARGA SÍSMICA (CSM) ....................................................................................................................................... 6
5.5 CALCULO DE LA FUERZA DE VIENTO .............................................................................................................. 8
6.0 MODELO GEOMÉTRICO EMPLEADO. .............................................................................................................. 10
7.0 DATOS DE ENTRADA DEL PROGRAMA UTILIZADO. .................................................................................... 11
7.1 VERIFICACIÓN DE DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL. .................................................................................. 17
8.0 ESFUERZO DE ELEMENTO UNITY CHECK. .................................................................................................... 18
8.1 CÁLCULO ESTRUCTURAL DE CABLES TENSOR. ......................................................................................... 19
9.0 CÁLCULO ESTRUCTURAL DE CIMENTACIÓN. .............................................................................................. 20
9.1 CÁLCULO ESTRUCTURAL DE ANCLAS EN CIMENTACIÓN A TENSIÓN. .................................................... 30
10.0 CONCLUSIÓN. ................................................................................................................................................... 32
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1.0 INTRODUCCIÓN.
El cálculo estructural del quemador se realizó con la información proporcionada, aprobado previamente
por el cliente, respetando las dimensiones, y elementos propuestos.
La presente memoria de cálculo cumple con los requerimientos establecidos por las normas de
construcción vigentes. El dimensionamiento y la resistencia de los materiales considerados para los
3 DE
elementos estructurales diseñados que conforman el quemador proporcionan una rigidez y resistencia 35
requerida óptima para soportar las acciones más críticas que se presentaran durante la vida útil de la
estructura, teniendo siempre presente un diseño estructural económico.
El proyecto analizado tiene como uso QUEMADOR.
2.0 OBJETIVOS.
a) Mostrar los criterios de análisis y diseño utilizados para la realización del cálculo estructural de los
diferentes elementos estructurales: columnas OC, Cable Tensor, Cimentación, Anclas y Placa
base.
b) Cumplir con los estados límites de servicio y de resistencia que establecen los diferentes
reglamentos y normas de construcción vigentes como son: Reglamento de Construcciones del
Municipio del Centro del estado de Tabasco (RCMCT), INSTITUTO AMERICANO DEL
CONCRETO (ACI 318-14), AISC: ASD, LRFD, RCDF y Manual de Diseño de Obras Civiles
(MDOC) de la CFE.
3.0 ALCANCES.
Esta memoria de cálculo contiene únicamente información que respalda y justifica el análisis y diseño
estructural del QUEMADOR.
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4.0 CONSIDERACIONES DE DISEÑO.
a) El diseño estructural de los elementos de concreto reforzado se realiza con base a los
requerimientos establecidos en el código ACI 318-14.
b) Norma Tecnica Complementarias del Distrito Federal 2017.
c) El análisis y diseño estructural de los elementos de concreto reforzado y acero estructural, se 4 DE
35
realiza considerando la combinación más desfavorable entre las combinaciones que incluyen
acciones permanentes, variables y accidentales que tienen una probabilidad no despreciable de
ocurrir simultáneamente.
d) La resistencia a la compresión del concreto a los 28 días de colado utilizada en el análisis y diseño
estructural de los elementos de concreto reforzadoserá de f c'  250 kg / cm 2 .
e) El acero de refuerzo utilizado en los elementos de concreto reforzado, consistirá de varillas
corrugadas con una resistencia a la fluencia de f y  4,200 kg / cm 2 .
f) Especificación ANSI/AISC 360-16 para construcción de acero.
g) Diseño por Factores de Carga y Resistencia LRFD.
h) Manual de Diseño de Obras Civiles Comisión Federal de Electricidad (Sismo 2015)
i)
Comisión Federal de Electricidad (Viento 2008).
El diseño estructural de los elementos de acero se realiza mediante el método de esfuerzos
permisibles, utilizando el código AISC-ASD y requerimientos establecidos en el Manual de
construcción en acero IMCA. El análisis y diseño estructural de los elementos de acero estructural, se
realiza considerando la combinación más desfavorable entre las combinaciones que incluyen acciones
permanentes, variables y accidentales que tienen una probabilidad no despreciable de ocurrir
simultáneamente. El acero estructural utilizado en los elementos metálicos será de acero al carbón en
ced. 40 con especificaciones API 5L GR.B, cuyo esfuerzo de fluencia es de fy = 2,804 kg/cm2 y Fu =
4945 kg/cm2.
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Codos y reducciones en acero al carbón con especificaciones A234 WPB, bridas en acero al carbón
A105 ANSI B16.47” espárragos ASTM A193 GR.B7M, tuercas 2H y los empaques ASME
B16.20/ASME B16.47”.
Para la cimentación debido a las cargas actuantes se propuso usar ZAPATAS AISLADAS Con
concreto f´c= 250 kg/cm2.
Para las características del terreno donde se construirá el quemador, se recomienda utilizar una
2
resistencia media del terreno igual a 10 ton/m .
5.0 EVALUACIÓN DE CARGAS.
5.1 CARGA MUERTA (CM).
El peso volumétrico de los diferentes materiales considerados en la evaluación de la carga muerta para
los diversos acabados como columnas, placas anclas etc.
DEFINICIONES
CARGA MUERTA: Se consideran cargas muertas el peso de todos los elementos constructivos y
todos los elementos que ocupan una posición permanente en la estructura y cuya intensidad no varia
con el tiempo, (peso propio de la estructura). Para la determinación de las cargas muertas se emplean
las dimensiones especificadas de los elementos y los pesos volumétricos de los materiales (Art. 160
RCDF).
CARGA VIVA: Son aquellas cargas que se producen por el uso y ocupación de las edificaciones y
no tienen carácter permanente y gravitan en la estructura sin ser parte integrante de ella con
intensidad variable durante el tiempo (Art. 161).
CARGAS ACCIDENTALES: Son aquellas cargas cuya intensidad máxima tiene un periodo corto de
duración y su probabilidad de ocurrencia durante la vida útil de la estructura es mínima, sin embargo,
sus efectos son de importancia. Dentro de estas cargas se encuentran las sísmicas y de viento.
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5.2 CARGA VIVA (CV).

NORMA NTCDF
Para la carga viva se considerará un peso puntual de 370 kg
5.3 CARGA DE SERVICIO (CS) Y FACTORIZADA (CF).
6 DE
35
CONDICIONES DE CARGA
LOAD
No.
DESCRIPCIÓN
COMBINACIONES DE CARGA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1
PESO PROPIO.
1.5
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
2
CARGA MUERTA
1.5
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
3
CARGA VIVA MÁXIMA
1.7
4
CARGA
INSTANTÁNEA
5
SISMO EN X
1.1
1.1
-1.1
-1.1
0.33
0.33
-0.33
-0.33
1.0
1.0
-1.0
-1.0
0.3
0.3
-0.3
-0.3
6
SISMO EN Y
0.33
-0.33
0.33
-0.33
1.1
-1.1
1.1
-1.1
0.3
-0.3
0.3
-0.3
1.0
-1.0
1.0
-1.0
1.0
VIVA
1.1
5.4 CARGA SÍSMICA (CSM)
Con base al Manual de Diseño de Obras Civiles (MDOC) de la CFE: Diseño por Sismo, y al programa de
diseño sísmico PRODISIS v4.1, se tienen los siguientes parámetros sísmicos a considerarse en la
evaluación de este tipo de carga accidental actuante en la estructura a base de marcos rígidos:
 Clasificación de la estructura según su destino:
Grupo B.
 Factor de comportamiento sísmico:
Q=2.0
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7 DE
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Fig. 1 Villahermosa, Tabasco.
Fig. 2 Espectro de diseño por colapso.
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5.5 CALCULO DE LA FUERZA DE VIENTO
ANÁLISIS DE VIENTO
Altitud sobre el nivel del mar
10.0
msnm
Temperatura Media Anual
26.7
O
Velocidad Regional
Clasificación
de
la
Estructura
C
130.8 km/h
según
su
Tipo
1
Categoría del Terreno
Cat.
1
Factor de Topografía
1
Presión Barométrica
759
respuesta ante la acción del viento (l=0.11<5)
z
La vel ocidad regional se obtuvo por medio
del programa Sistema- Viento de la CFE e
Ins tituto de Investigaciones Eléctricas V.2.0
Del mapas de Isolíneas para un periodo de
8 DE
retorno de 200 a ños.
35
mm de Hg
67.1 m
Es l a altura por encima del terreno natural, a
l a cual se desea conocer la velocidad de
di s eño.
9.1 VELOCIDAD DE DISEÑO
V D  F T F rz V R
V D=
Velocidad de Diseño
F T=
Factor de Topografía
= 1.0
V R=
Velocidad Regional
= 131
F rz =
Factor de Exposición
= 1.373
Frz  c
= 179.6 km/h
km/h
si z ≤ 10
0
si 10 < z < δ
1
si z ≥ δ
0
a
z
Frz  c  
10  a
d 
Frz  c  
10 
c=
Coeficiente de escala de rugosidad
= 1.137
d =
Altura Gradiente
= 245
a =
Coeficiente de escala de rugosidad
= 0.099
m
0.099
0
1.137
0
0
0
0
0
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PRESIÓN DINÁMICA DE BASE
qz  0.0048 G VD 2
= 154
qZ=
Presión Dinámica de Base
G=
Factor de Corrección por Temperatura
= 0.994
V D=
Velocidad de Diseño
= 180
0.392 W
G
273  t
kg/m2
km/h
9 DE
35
= 1.0
W
Presión Barométrica
= 759
mm de Hg
t 
Temperatura Ambiente
= 26.7
O
C
Coeficiente de arrastre 1.2
qz = 154 kg/m2 x 1.6 x 0.956 m arco = 235.558 kg/m
qz = 154 kg/m2 x 1.6 x 0.64 m arco = 157.7 kg/m
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6.0 MODELO GEOMÉTRICO EMPLEADO.
Se elaboró un modelo tridimensional con las características geométricas de la edificación en cuestión
(planos proporcionados por el cliente) en la cual se consideran todas las cargas de diseño que se refieren
en las normas de referencia empleadas para este estudio.
El modelo se elaboró con apoyo del software Staad pro, en el se alimentan todas las características
10 DE
geométricas y propiedades requeridas para el análisis y diseño del sistema estructural, así como cada 35
una de las condiciones de cargas consideradas tanto gravitacionales como accidentales.
El análisis local se desarrolló de la siguiente manera: se inició con la modelación geométrica, es decir la
tipología de la estructura en la cual se introducen las coordenadas de los nodos, posteriormente se definen
las incidencias de los miembros y sus características físicas, tales como propiedades de secciones y
materiales. Se asignaron restricciones en los puntos de apoyo del sistema, se introducen los datos de
cargas de diseño, tales como peso propio, carga de operación, carga viva, sismo y viento. Se realiza una
revisión preliminar para verificar que no existan incongruencias entre la información numérica y gráfica
del modelo, se efectúa el análisis del modelo ya verificado, con las condiciones de carga se obtienen los
resultados del comportamiento del sistema: fuerzas, desplazamientos, esfuerzos y gráficas.
A continuación, se muestran algunos esquemas del modelo de estudio, donde se indican la numeración
de nodos y las propiedades geométricas.
Las cargas consideradas en el modelo son las que resulten de la distribución de las cargas resultado del
análisis previo en este documento para la cual se tiene:
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7.0 DATOS DE ENTRADA DEL PROGRAMA UTILIZADO.
11 DE
35
Modelo tridimensional
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Vista planta
Fig. 3 Modelo tridimensional.
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13 DE
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Fig. 4 Carga muerta.
Fig. 5 carga viva de 370 kg en cada nodo del quemador considerando algún tipo de personal a la hora de
instalación.
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14 DE
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Fig. 6 Viento en X.
Fig. 7 Viento en Z.
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15 DE
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Fig. 8 Sismo en X.
Fig. 9 Sismo en Z.
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Fig. 10 Casos de cargas y combinaciones.
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7.1 VERIFICACIÓN DE DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL.
17 DE
35
Fig. 11 Desplazamiento por viento en X de 1.174 cm.
∆perm = 0.002h = 0.002 x 6711 cm = 13.422 cm > 1.174 cm
Fig. 12 Desplazamiento por viento en Z 1.19 cm.
∆perm = 0.002h = 0.002 x 6711 cm = 13.422 cm > 1.19 cm
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8.0 ESFUERZO DE ELEMENTO UNITY CHECK.
ALL UNITS ARE - KG METE (UNLESS OTHERWISE Noted)
MEMBER
TABLE
RESULT/ CRITICAL COND/ RATIO/ LOADING/
FX
MY
MZ
LOCATION
=======================================================================
1 ST PIP E
(AISC SECTIONS)
PASS Eq. H1-1b
0.532
13315.87 C
0.00
41669.04
(AISC SECTIONS)
PASS Eq. H1-1b
0.212
9209.36 C -16145.17
0.00
18
0.00
2 ST PIP E
19
5.08
3 ST PIP E
(AISC SECTIONS)
PASS Eq. H1-1b
0.255
5854.62 C
20128.30
0.00
19
0.00
12 ST PIP E
(AISC SECTIONS)
PASS Eq. H1-1b
0.038
761.23 C
0.00
1815.42
18
0.00
13 ST PIP E
(AISC SECTIONS)
PASS Eq. H1-1b
0.254
5699.22 C
20128.51
0.00
19
6.91
14 ST PIP E
(AISC SECTIONS)
PASS Eq. H1-1b
0.114
2675.28 C
0.00
-5164.04
18
9.11
El mayor elemento tiene un esfuerzo de 0.532 menor a la unidad por lo cual los elementos propuestos son
adecuados.
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8.1 CÁLCULO ESTRUCTURAL DE CABLES TENSOR.
19 DE
35
Fig. 13 Fuerza de tensión de 6,455.882 kg.
Utilizando un cable tipo boa 6x19 arado extra mejorado de 3/4"
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9.0 CÁLCULO ESTRUCTURAL DE CIMENTACIÓN.
20 DE
35
Fig. 14 Modulo de balasto para la capacidad de carga del suelo para nuestro caso usaremos 10 ton/m2.
De la tabla obtemos un winkler de 2.20 kg/cm 3 (2,200,000 kg/m3)
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Fig. 15 Modelo tridimensional de cimentación.
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Fig. 16 Esfuerzo ejercido sobre la cimentación gravitacional en servicio de 5.14 ton/m2 > 10 ton/m2 por lo cual
cumple.
Fig. 17 Esfuerzo ejercido sobre la cimentación accidental en servicio de 8.72 ton/m2 > 13.3 ton/m2 por lo cual
cumple.
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Fig. 18 Esfuerzo máximo cortante SQX.
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Fig. 19 Esfuerzo máximo cortante SQY.
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Fig. 20 Esfuerzo máximo de momento MX.
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Fig. 21 Esfuerzo máximo de momento MY.
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
Diseño estructural de cimentación para el bloque 2.6m x 2.6m x 1.3m
DISEÑO DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES ACI-318-19
1.- CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES
f'c =
250 kg/cm2
Fy =
4,200 kg/cm2
<=Clase I
2.- FACTORES DE REDUCCION
FR =
0.90
Flexión
FR =
0.75
Cortante y torsión
3.- DIMENSIÓN DE LA SECCIÓN DE PLACA
Ancho =
130.00 cm
Peralte Total =
130.00 cm
Longitud =
130.0 cm
Longitud Momento =
100 cm
Recubrimiento =
5.0 cm
130.00 cm
130.00 cm
130.00 cm
4.- ESFUERZO DE DISEÑO DE LA PLACA
SQX =
0.513 kg/cm2
SQY =
0.472 kg/cm2
MX =
4,337.09 Kg-m/m
MY =
3,990.737 Kg-m/m
5.- REVISIÓN POR CORTANTE
Vact =
8,336 Kg
Vcr =
102,132 Kg
6.- ACERO POR FLEXIÓN
Vcr =
K=
>
>=CUMPLE
Vact =
Mu =
K=
0.0012
a=
0.59
b=
-1.00
c=
0.0012
W=
6.1- EVALUANDO LA ECUACIÓN SE TIENE
W1 =
1.694
W2 =
0.0012
6.2- PORCENTAJE DE ACERO NECESARIO
ρ nec =
6.3- CALCULANDO ACERO MÁXIMO Y MINIMO
7.- ÁREA DE ACERO EN CIMENTACIÓN
22.50 cm2
0.0147
0.0250
PERO NO MAYOR QUE pmax
0.00301
0.0001
máximo
#3
3.16 cm
#4
5.64 cm
#5
8.80 cm
#6
12.67 cm
#8
22.53 cm
0.0018
PARA EL ARMADO FINAL SE TIENE VARILLA DEL #6 @ 12 cm, AMBOS SENTIDOS Y AMBOS LECHOS
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
Diseño estructural de cimentación para el bloque 2.4m x 2.4m x 0.60m
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DISEÑO DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES ACI-318-19
1.- CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES
f'c =
250 kg/cm2
Fy =
4,200 kg/cm2
<=Clase I
2.- FACTORES DE REDUCCION
FR =
0.90
Flexión
FR =
0.75
Cortante y torsión
3.- DIMENSIÓN DE LA SECCIÓN DE PLACA
Ancho =
120.00 cm
Peralte Total =
60.00 cm
Longitud =
120.0 cm
Longitud Momento =
100 cm
Recubrimiento =
7.0 cm
60.00 cm
120.00 cm
29 DE
120.00 cm
35
4.- ESFUERZO DE DISEÑO DE LA PLACA
SQX =
0.159 kg/cm2
SQY =
0.163 kg/cm2
MX =
558.44 Kg-m/m
MY =
598.976 Kg-m/m
5.- REVISIÓN POR CORTANTE
Vact =
1,011 Kg
Vcr =
39,973 Kg
Vcr =
>
6.- ACERO POR FLEXIÓN
K=
>=CUMPLE
Vact =
Mu =
K=
0.0009
a=
0.59
b=
-1.00
c=
0.0009
W=
6.1- EVALUANDO LA ECUACIÓN SE TIENE
W1 =
1.694
W2 =
0.0009
6.2- PORCENTAJE DE ACERO NECESARIO
ρ nec =
6.3- CALCULANDO ACERO MÁXIMO Y MINIMO
7.- ÁREA DE ACERO EN CIMENTACIÓN
9.54 cm2
0.0147
0.0250
PERO NO MAYOR QUE pmax
0.00301
0.0001
máximo
#3
7.44 cm
#4
13.31 cm
#5
20.75 cm
#6
29.87 cm
#8
53.14 cm
0.0018
PARA EL ARMADO FINAL SE TIENE VARILLA DEL #4 @ 15 cm, AMBOS SENTIDOS Y AMBOS LECHOS
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9.1 CÁLCULO ESTRUCTURAL DE ANCLAS EN CIMENTACIÓN A TENSIÓN.
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Fig. 22 Esfuerzo de tensión 2709.20.
REVISIÓN DE LOS TENSORES POR FRACTURA
ɸ =
Fu =
T=
a =
1.91 cm
Diámetro del tensor
Esfuerzo último a tensión del acero
Carga a tensión factorizada actuante
Área del tensor
4 , 0 8 0 kg/cm2
6 , 7 1 5 . 5 1 kg
2 . 8 5 cm2
Rt =
8 , 7 2 1 . 0 0 kg
Rt =
8 , 7 2 1 . 0 0 kg
Resistencia a tensión
ɸ =
0.75
>
T=
6,715.51 kg
CUMPLE
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10.0 CONCLUSIÓN.
De acuerdo al análisis estructural realizado se cumple con los desplazamientos horizontales y esfuerzos de cada
elemento por lo cual se genera una condición adecuada.
Zapata aislada central:
B = 2.6 m
L = 2.6 m
H = 1.3 m
Armado con varillas de 3/4” a cada 12 cm en ambos sentidos y ambos lechos con estribos de 1/2” a cada 15 cm
Bloque de concreto en tensores
B = 2.4 m
L = 2.4 m
H = 0.6 m
Armado con varillas de 1/2" a cada 15 cm en ambos sentidos y ambos lechos
Resistencia a la compresión del concreto de f’c = 250 kg/cm 2
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