Vergleich der Stab- und Schalen-Finite-Elemente-Ergebnisse von StatiCAD und SAP2000

Vergleich der Stab-Finite-Elemente-Ergebnisse und der Decken (Schalen)-Lastübertragungen von StatiCAD V6.0.9.0 und SAP2000

Um die Berechnung in der Demo-Version zu ermöglichen und das Modell einfach zu halten, wurde ein System aus 4 Stützen und 2 Geschossen in StatiCAD modelliert, analysiert und anschließend in das SAP2000-Programm exportiert und dort ebenfalls analysiert.                    

Im System wurden Decken (Schalen) verwendet; die Lastübertragung von den Decken auf Balken und Stützen erfolgte über viereckige Finite Elemente. Die sehr nahe beieinanderliegenden vertikalen Lastwerte zeigen, dass die Schalenelemente in StatiCAD ebenfalls korrekt rechnen.              

Der Grund für die Verwendung von Stützen und Balken im analysierten System ist, die Modellierung ohne Link-Elemente über die Mittelpunkte zu verbinden und dadurch Modellierungsunterschiede zu minimieren.                    

Da Wandelemente in StatiCAD ebenfalls mit Stab-Finite-Elementen gelöst werden, sind die Ergebnisse bei Verwendung von Wänden oder Stützen ähnlich.                    

Die G-Laststellung in StatiCAD entspricht der Dead+GL-Laststellung (Eigengewicht + Deckenbelag) in SAP2000.                    

Sowohl StatiCAD als auch SAP2000 haben die Gleichgewichtsbedingungen Gesamt-FX, Fy, Fz, Mx, My = 0 erfüllt.                    

Da Balkenergebnisse bei der Mauerwerksperformance und -ertüchtigung nicht benötigt werden, wurden sie nicht erstellt. Falls gewünscht, kann durch Aktivieren der Option „Balkenbewehrungsberechnung in StatiCAD durchführen“ ein Stab-Finite-Elemente-Ergebnisbericht für Balken abgerufen werden.                    

Die durchgeführte StatiCAD-Analyse kann in der Demo-Version nachvollzogen werden. Die Demo-Version kann unter https://www.masonry-software.com/sypgnclm/StatiCAD\_Profesyonel\_Demo\_6\_085\_Setup.exe heruntergeladen werden.                    

Die Hauptachse (Achse 2) der Stütze Nr. 3 liegt in Y-Richtung, bei den übrigen in X-Richtung.                    

Der Grund für die sehr unterschiedlich gewählten Stützenabmessungen ist, etwaige Unterschiede in den Analyseergebnissen zu vergrößern und damit besser sichtbar zu machen.                    

Da StatiCAD Stützen mit 2 Knoten und SAP2000 mit 3 Knoten modelliert, wurden für die G (Dead)-Laststellung in SAP2000 die vertikalen Lastwerte am Stützenmittelpunkt verwendet. Dass kein wesentlicher Unterschied in den Vertikallastergebnissen vorliegt, ist aus den Q-Laststellungsergebnissen ersichtlich.                    

Der Grund für die in einigen Fällen hohe prozentuale Abweichung ist, dass die Werte sehr nahe bei null liegen. Differenzwerte von 20 bis 30 Kilogramm in den Berechnungsergebnissen erscheinen prozentual hoch, da sie sehr nahe bei null liegen.                    

Da im SAP2000-Modell das i-Ende der Stütze oben und das j-Ende unten modelliert wurde, wurden die Schnittgrößenwerte am unteren Stützenende bei 300 cm entnommen.                    

Die Vorzeichenunterschiede in den Berechnungen resultieren aus unterschiedlichen Vorzeichenkonventionen. Beispielsweise verwendet StatiCAD für Druckkräfte das Vorzeichen +, während SAP2000 das Vorzeichen − verwendet. 

Stütze:DHB01
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	12,639	-12,61	0,30%	-0,368	0,3676	0,10%	-0,488	0,4914	0,70%
Q	2,812	-2,798	0,50%	-0,087	0,0864	0,70%	-0,16	0,1619	1,20%
EX1	-4,321	4,3281	0,20%	5,758	-5,756	0%	-0,139	0,1387	0,20%
EX1	-4,321	4,3281	0,20%	5,758	-5,756	0%	-0,139	0,1387	0,20%
EY1	-3,915	3,924	0,20%	2,211	-2,215	0,20%	0,721	-0,721	0%
EY1	-3,915	3,924	0,20%	2,211	-2,215	0,20%	0,721	-0,721	0%
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	0,207	0,161	22,20%	-58,75	-59,1	0,60%	-30,42	31,305	2,80%
Q	0,156	0,139	10,90%	-19,42	-19,57	0,70%	-16,36	16,763	2,40%
EX1	-7,345	-7,621	3,60%	-21,64	-21,55	0,40%	-1297	1297,2	0%
EX1	-7,345	-7,621	3,60%	-21,64	-21,55	0,40%	-1297	1297,2	0%
EY1	-8,612	-8,963	3,90%	109,53	109,62	0,10%	-445,5	446,44	0,20%
EY1	-8,612	-8,963	3,90%	109,53	109,62	0,10%	-445,5	446,44	0,20%
Stütze:DHB02
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	23,39	-23,43	0,20%	0,132	-0,139	5,20%	-1,195	1,1737	1,80%
Q	7,454	-7,472	0,20%	-0,007	0,0043	38,60%	-0,444	0,4352	2%
EX1	4,043	-4,052	0,20%	2,683	-2,678	0,20%	0,461	-0,46	0,20%
EX1	4,043	-4,052	0,20%	2,683	-2,678	0,20%	0,461	-0,46	0,20%
EY1	-3,696	3,6723	0,60%	0,932	-0,931	0,10%	1,955	-1,948	0,40%
EY1	-3,696	3,6723	0,60%	0,932	-0,931	0,10%	1,955	-1,948	0,40%
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	0,263	0,204	22,40%	-138,7	-136,4	1,70%	-30,83	31,821	3,10%
Q	0,199	0,177	11,10%	-51,39	-50,4	1,90%	-6,094	6,498	6,20%
EX1	-9,327	-9,677	3,60%	73,525	73,39	0,20%	-476,1	475,51	0,10%
EX1	-9,327	-9,677	3,60%	73,525	73,39	0,20%	-476,1	475,51	0,10%
EY1	-10,94	-11,38	3,90%	316,33	315,81	0,20%	-158,6	158,51	0,10%
EY1	-10,94	-11,38	3,90%	316,33	315,81	0,20%	-158,6	158,51	0,10%
Stütze:DHB03
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	16,789	-16,81	0,20%	-0,24	0,2539	5,50%	-0,343	0,3484	1,50%
Q	2,987	-2,997	0,30%	-0,058	0,0632	8,20%	-0,075	0,0774	3,10%
EX1	-5,813	5,7991	0,20%	3,036	-3,027	0,30%	5,061	-5,052	0,20%
EX1	-5,813	5,7991	0,20%	3,036	-3,027	0,30%	5,061	-5,052	0,20%
EY1	3,538	-3,547	0,20%	-9,982	10,004	0,20%	-0,93	0,9278	0,20%
EY1	3,538	-3,547	0,20%	-9,982	10,004	0,20%	-0,93	0,9278	0,20%
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	3,317	2,575	22,40%	85,146	82,909	2,60%	-648,9	646,75	0,30%
Q	2,501	2,231	10,80%	42,244	41,311	2,20%	-222	221,19	0,40%
EX1	-117,5	-121,9	3,60%	1295,1	1294,4	0,10%	-771,7	769,05	0,30%
EX1	-117,5	-121,9	3,60%	1295,1	1294,4	0,10%	-771,7	769,05	0,30%
EY1	-137,7	-143,3	3,90%	-218,8	-218,6	0,10%	3332,9	-3342	0,30%
EY1	-137,7	-143,3	3,90%	-218,8	-218,6	0,10%	3332,9	-3342	0,30%
Stütze:DHB04
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	29,532	-29,5	0,10%	0,579	-0,577	0,40%	1,442	-1,411	2,10%
Q	8,347	-8,333	0,20%	0,169	-0,168	0,50%	0,547	-0,534	2,40%
EX1	6,092	-6,075	0,30%	12,464	-12,48	0,10%	2,713	-2,706	0,30%
EX1	6,092	-6,075	0,30%	12,464	-12,48	0,10%	2,713	-2,706	0,30%
EY1	4,074	-4,05	0,60%	-2,213	2,2177	0,20%	8,394	-8,378	0,20%
EY1	4,074	-4,05	0,60%	-2,213	2,2177	0,20%	8,394	-8,378	0,20%
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	3,317	2,575	22,40%	-81,17	-80,44	0,90%	-432,5	427,18	1,20%
Q	2,501	2,231	10,80%	-27,22	-26,92	1,10%	-174,8	172,56	1,30%
EX1	-117,5	-121,9	3,60%	552,72	551,77	0,20%	-3703	3708,6	0,20%
EX1	-117,5	-121,9	3,60%	552,72	551,77	0,20%	-3703	3708,6	0,20%
EY1	-137,7	-143,3	3,90%	2094,1	2094,1	0%	611,64	-612,8	0,20%
EY1	-137,7	-143,3	3,90%	2094,1	2094,1	0%	611,64	-612,8	0,20%
DHZ01	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	5,979	-5,962	0,30%	-1,342	1,3378	0,30%	-1,208	1,2156	0,60%
Q	1,374	-1,367	0,50%	-0,35	0,3478	0,60%	-0,399	0,4021	0,80%
EX1	-1,779	1,7834	0,20%	3,942	-3,942	0%	-0,167	0,1667	0,20%
EX1	-1,779	1,7834	0,20%	3,942	-3,942	0%	-0,167	0,1667	0,20%
EY1	-1,695	1,6999	0,30%	0,634	-0,636	0,40%	1,315	-1,319	0,30%
EY1	-1,695	1,6999	0,30%	0,634	-0,636	0,40%	1,315	-1,319	0,30%
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	0,933	0,824	11,70%	-175	-176,1	0,70%	157,44	-156,3	0,70%
Q	0,572	0,534	6,60%	-57,74	-58,21	0,80%	40,214	-39,65	1,40%
EX1	-6,69	-6,94	3,60%	-24,27	-24,25	0,10%	-499,6	499,73	0%
EX1	-6,69	-6,94	3,60%	-24,27	-24,25	0,10%	-499,6	499,73	0%
EY1	-8,667	-9,038	4,10%	191,66	192,13	0,20%	-45,5	45,578	0,20%
EY1	-8,667	-9,038	4,10%	191,66	192,13	0,20%	-45,5	45,578	0,20%
DHZ02	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	11,446	-11,47	0,20%	0,368	-0,392	6,10%	-3,109	3,0572	1,70%
Q	3,723	-3,732	0,20%	-0,018	0,0077	57,20%	-1,157	1,1345	1,90%
EX1	1,734	-1,739	0,30%	3,107	-3,107	0%	0,296	-0,295	0,20%
EX1	1,734	-1,739	0,30%	3,107	-3,107	0%	0,296	-0,295	0,20%
EY1	-1,657	1,6489	0,50%	0,624	-0,621	0,40%	2,797	-2,792	0,20%
EY1	-1,657	1,6489	0,50%	0,624	-0,621	0,40%	2,797	-2,792	0,20%
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	1,184	1,047	11,60%	-443	-435,6	1,70%	-52,11	55,495	6,10%
Q	0,727	0,678	6,70%	-164,8	-161,6	1,90%	1,907	-0,532	72,10%
EX1	-8,495	-8,812	3,60%	41,96	41,879	0,20%	-436	436,05	0%
EX1	-8,495	-8,812	3,60%	41,96	41,879	0,20%	-436	436,05	0%
EY1	-11,01	-11,48	4,10%	403,31	402,45	0,20%	-83,35	83,017	0,40%
EY1	-11,01	-11,48	4,10%	403,31	402,45	0,20%	-83,35	83,017	0,40%
DHZ03	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	7,481	-7,495	0,20%	-0,18	0,2228	19,20%	-0,934	0,9597	2,70%
Q	1,464	-1,47	0,40%	0,002	0,0161	87,60%	-0,158	0,1689	6,50%
EX1	-2,768	2,7619	0,20%	0,36	-0,345	4,10%	4,402	-4,404	0%
EX1	-2,768	2,7619	0,20%	0,36	-0,345	4,10%	4,402	-4,404	0%
EY1	1,657	-1,661	0,30%	-4,951	4,9681	0,30%	-0,685	0,6813	0,50%
EY1	1,657	-1,661	0,30%	-4,951	4,9681	0,30%	-0,685	0,6813	0,50%
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	14,912	13,185	11,60%	-80,79	-84,66	4,60%	-316,1	310,7	1,70%
Q	9,153	8,539	6,70%	-4,069	-5,655	28%	-114,2	111,98	2%
EX1	-107	-111	3,60%	587,26	588,12	0,10%	0,442	-2,859	84,50%
EX1	-107	-111	3,60%	587,26	588,12	0,10%	0,442	-2,859	84,50%
EY1	-138,6	-144,5	4,10%	-84,93	-84,64	0,30%	912,06	-915,9	0,40%
EY1	-138,6	-144,5	4,10%	-84,93	-84,64	0,30%	912,06	-915,9	0,40%
DHZ04	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	14,094	-14,08	0,10%	1,908	-1,905	0,10%	4,136	-4,05	2,10%
Q	4,238	-4,231	0,20%	0,526	-0,524	0,30%	1,557	-1,521	2,30%
EX1	2,813	-2,806	0,20%	5,424	-5,421	0,10%	0,231	-0,217	6,20%
EX1	2,813	-2,806	0,20%	5,424	-5,421	0,10%	0,231	-0,217	6,20%
EY1	1,695	-1,687	0,40%	-0,574	0,5764	0,40%	4,617	-4,601	0,30%
EY1	1,695	-1,687	0,40%	-0,574	0,5764	0,40%	4,617	-4,601	0,30%
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Laststellung	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %	StatiCAD	SAP2000	Abw. %
G	14,912	13,185	11,60%	409,18	399,91	2,30%	-387,2	384,55	0,70%
Q	9,153	8,539	6,70%	155,1	151,18	2,50%	-129,3	128,11	0,90%
EX1	-107	-111	3,60%	-45,1	-47,2	4,50%	-811,4	811,27	0%
EX1	-107	-111	3,60%	-45,1	-47,2	4,50%	-811,4	811,27	0%
EY1	-138,6	-144,5	4,10%	585,87	584,44	0,20%	66,922	-67,09	0,30%
EY1	-138,6	-144,5	4,10%	585,87	584,44	0,20%	66,922	-67,09	0,30%