Vergleich der Stab-Finite-Elemente-Ergebnisse zwischen StatiCAD V6.0.9.5 und SAP2000

Die Programm-Datendateien und Details der unten zusammengefassten Validierung sind unter folgendem Link abrufbar: https://www.staticad-yigma.com/download/StatiCAD_Cubuk_Sonlu_Eleman_Dogrulama.rar

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, in das SAP2000-Programm exportiert und dort erneut analysiert.

Der Grund für die Verwendung von Stützen und Trägern im analysierten System besteht darin, die Elemente ohne Link-Elemente von ihren Schwerpunkten aus zu verbinden und dadurch Modellierungsunterschiede zu minimieren.

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

Der Lastfall G in StatiCAD entspricht dem Lastfall Dead+GL (Eigengewicht + Deckenauflast) in SAP2000.

Sowohl StatiCAD als auch SAP2000 haben die Gleichgewichtsbedingungen Gesamt-FX, FY, FZ, MX, MY = 0 erfüllt.

Da Trägerergebnisse bei der Mauerwerks-Leistungsbewertung und -Ertüchtigung nicht verwendet werden, wurden sie nicht ermittelt. Falls gewünscht, kann durch Aktivieren der entsprechenden Option in StatiCAD ein Finite-Elemente-Ergebnisbericht für die Trägerbewehrung erstellt werden.

Die durchgeführte StatiCAD-Analyse kann in der Demo-Version wiederholt werden. Die Demo-Version steht unter folgendem Link zum Download bereit: https://www.masonry-software.com/sypgnclm/StatiCAD\_Profesyonel\_Demo\_6\_070\_Setup.exe

Die Hauptachse (Achse 2) von Stütze 3 ist in Y-Richtung ausgerichtet, die der übrigen Stützen in X-Richtung.

Der Grund für die Nichtverwendung von Decken (Schalen) im System liegt darin, dass die Validierung auf Stab-Finite-Elemente ausgerichtet ist. Bei Schalenelementen gibt es mehr als hundert verschiedene Steifigkeitsformulierungen.

Die stark unterschiedlichen Stützenabmessungen wurden gewählt, um eventuelle Abweichungen in den Analyseergebnissen zu vergrößern und dadurch besser sichtbar zu machen.

Da StatiCAD Stützen mit 2 Knoten modelliert, SAP2000 jedoch mit 3 Knoten, wurden für den Lastfall G (Dead) in SAP2000 die vertikalen Lastwerte am Stützenmittelpunkt verwendet. Aus den Ergebnissen des Lastfalls Q ist ersichtlich, dass bei den vertikalen Lastwerten kein wesentlicher Unterschied besteht.

Der Grund für die hohen Abweichungen bei den Querkraftergebnissen der Elemente DHZ03 und DHZ04 ist, dass die Werte sehr nahe an null liegen. Die Differenz von 1 bis 2 Kilogramm-Kraft in den Berechnungsergebnissen erscheint prozentual hoch, da die Werte sehr nahe an null sind.

Die Abweichung im Torsionsmoment wird darauf zurückgeführt, dass StatiCAD den Diaphragma-Master-Knoten auf der Oberkante des Geschosses definiert, während SAP2000 ihn auf der berechneten Massenschwerpunkthöhe (Z-Kote) in vertikaler Richtung definiert.

Da im SAP2000-Modell das i-Ende der Stütze oben und das j-Ende unten modelliert ist, wurden für die Stützenunterkante die Schnittgrößenwerte bei 300 cm verwendet.

Die Vorzeichenunterschiede in den Berechnungen sind auf unterschiedliche Vorzeichenkonventionen zurückzuführen. So verwendet StatiCAD für Druckkräfte das Vorzeichen +, während SAP2000 das Vorzeichen − verwendet.

DHB01	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
G	5,96	-5,9607	%0	-0,164	0,1643	%0,2	-0,11	0,1102	%0,2
Q	3,508	-3,5082	%0	-0,131	0,1315	%0,4	-0,088	0,0882	%0,2
EX1	-1,65	1,6498	%0	2,159	-2,1584	%0	-0,046	0,046	%0
EX1	-1,65	1,6498	%0	2,159	-2,1584	%0	-0,046	0,046	%0
EY1	-1,372	1,3726	%0	0,472	-0,4733	%0,3	0,328	-0,3277	%0,1
EY1	-1,372	1,3726	%0	0,472	-0,4733	%0,3	0,328	-0,3277	%0,1
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
G	-0,164	-0,17	%3,5	-12,977	-12,978	%0	8,521	-8,591	%0,8
Q	-0,131	-0,136	%3,7	-10,382	-10,382	%0	6,816	-6,873	%0,8
EX1	-2,247	-2,327	%3,4	-6,922	-6,878	%0,6	-492,748	492,431	%0,1
EX1	-2,247	-2,327	%3,4	-6,922	-6,878	%0,6	-492,748	492,431	%0,1
EY1	-1,587	-1,649	%3,8	50,276	50,222	%0,1	-89,311	89,388	%0,1
EY1	-1,587	-1,649	%3,8	50,276	50,222	%0,1	-89,311	89,388	%0,1
DHB02	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
G	5,683	-5,683	%0	0,153	-0,1529	%0,1	-0,146	0,1463	%0,2
Q	3,466	-3,466	%0	0,122	-0,1223	%0,2	-0,117	0,117	%0
EX1	1,574	-1,5748	%0,1	1	-0,9985	%0,1	0,148	-0,1479	%0,1
EX1	1,574	-1,5748	%0,1	1	-0,9985	%0,1	0,148	-0,1479	%0,1
EY1	-1,452	1,4517	%0	0,189	-0,1892	%0,1	0,662	-0,6612	%0,1
EY1	-1,452	1,4517	%0	0,189	-0,1892	%0,1	0,662	-0,6612	%0,1
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
G	-0,208	-0,216	%3,7	-17,343	-17,369	%0,1	-16,728	16,733	%0
Q	-0,166	-0,172	%3,5	-13,875	-13,895	%0,1	-13,383	13,387	%0
EX1	-2,853	-2,955	%3,5	23,33	23,248	%0,4	-179,783	179,448	%0,2
EX1	-2,853	-2,955	%3,5	23,33	23,248	%0,4	-179,783	179,448	%0,2
EY1	-2,016	-2,091	%3,6	108,636	108,521	%0,1	-31,284	31,249	%0,1
EY1	-2,016	-2,091	%3,6	108,636	108,521	%0,1	-31,284	31,249	%0,1
DHB03	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
G	9,696	-9,6972	%0	-0,108	0,1085	%0,5	-0,165	0,1647	%0,2
Q	3,706	-3,7064	%0	-0,087	0,0868	%0,2	-0,132	0,1318	%0,2
EX1	-2,228	2,2279	%0	0,957	-0,9556	%0,1	2,125	-2,121	%0,2
EX1	-2,228	2,2279	%0	0,957	-0,9556	%0,1	2,125	-2,121	%0,2
EY1	1,321	-1,3209	%0	-4,717	4,7212	%0,1	-0,187	0,1871	%0,1
EY1	1,321	-1,3209	%0	-4,717	4,7212	%0,1	-0,187	0,1871	%0,1
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
G	-2,616	-2,715	%3,6	-15,037	-15,045	%0,1	-122,601	122,496	%0,1
Q	-2,092	-2,172	%3,7	-12,029	-12,036	%0,1	-98,081	97,997	%0,1
EX1	-35,929	-37,208	%3,4	548,868	548,16	%0,1	-234,409	233,671	%0,3
EX1	-35,929	-37,208	%3,4	548,868	548,16	%0,1	-234,409	233,671	%0,3
EY1	-25,382	-26,336	%3,6	-39,828	-39,73	%0,2	1559,372	-1560,35	%0,1
EY1	-25,382	-26,336	%3,6	-39,828	-39,73	%0,2	1559,372	-1560,35	%0,1

DHB04	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
G	9,712	-9,7135	%0	0,176	-0,1761	%0,1	0,148	-0,148	%0
Q	3,719	-3,7194	%0	0,141	-0,1409	%0,1	0,119	-0,1184	%0,5
EX1	2,303	-2,3029	%0	5,288	-5,2942	%0,1	0,855	-0,8537	%0,2
EX1	2,303	-2,3029	%0	5,288	-5,2942	%0,1	0,855	-0,8537	%0,2
EY1	1,504	-1,5033	%0	-0,474	0,4754	%0,3	2,828	-2,8245	%0,1
EY1	1,504	-1,5033	%0	-0,474	0,4754	%0,3	2,828	-2,8245	%0,1
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
G	-2,616	-2,715	%3,6	-16,512	-16,528	%0,1	-17,702	17,811	%0,6
Q	-2,092	-2,172	%3,7	-13,21	-13,223	%0,1	-14,161	14,249	%0,6
EX1	-35,929	-37,208	%3,4	172,732	172,308	%0,2	-1576,05	1577,135	%0,1
EX1	-35,929	-37,208	%3,4	172,732	172,308	%0,2	-1576,05	1577,135	%0,1
EY1	-25,382	-26,336	%3,6	723,596	722,736	%0,1	111,933	-111,901	%0
EY1	-25,382	-26,336	%3,6	723,596	722,736	%0,1	111,933	-111,901	%0


ZEMİN KAT SONLU ELEMAN SONUÇLARINA GÖRE KOLON ALT UÇ KESİT TESİRLERİ
DHZ01	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
G	2,715	-2,7155	%0	-0,528	0,529	%0,2	-0,27	0,2705	%0,2
Q	1,752	-1,7523	%0	-0,423	0,4232	%0	-0,216	0,2164	%0,2
EX1	-0,687	0,6868	%0	1,437	-1,4362	%0,1	-0,053	0,0523	%1,3
EX1	-0,687	0,6868	%0	1,437	-1,4362	%0,1	-0,053	0,0523	%1,3
EY1	-0,608	0,6075	%0,1	-0,005	0,0059	%15,3	0,593	-0,5931	%0
EY1	-0,608	0,6075	%0,1	-0,005	0,0059	%15,3	0,593	-0,5931	%0
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
G	-0,423	-0,44	%3,9	-39,202	-39,202	%0	63,821	-63,944	%0,2
Q	-0,339	-0,352	%3,7	-31,361	-31,361	%0	51,057	-51,155	%0,2
EX1	-1,793	-1,852	%3,2	-7,717	-7,67	%0,6	-181,726	181,647	%0
EX1	-1,793	-1,852	%3,2	-7,717	-7,67	%0,6	-181,726	181,647	%0
EY1	-0,985	-1,017	%3,1	86,167	86,199	%0	13,656	-13,891	%1,7
EY1	-0,985	-1,017	%3,1	86,167	86,199	%0	13,656	-13,891	%1,7
DHZ02	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
G	2,599	-2,5991	%0	0,425	-0,425	%0	-0,384	0,3842	%0,1
Q	1,719	-1,7191	%0	0,34	-0,34	%0	-0,307	0,3074	%0,1
EX1	0,677	-0,6775	%0,1	1,156	-1,1551	%0,1	0,086	-0,0848	%1,4
EX1	0,677	-0,6775	%0,1	1,156	-1,1551	%0,1	0,086	-0,0848	%1,4
EY1	-0,65	0,6498	%0	0,055	-0,0542	%1,5	0,972	-0,972	%0
EY1	-0,65	0,6498	%0	0,055	-0,0542	%1,5	0,972	-0,972	%0
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
G	-0,538	-0,559	%3,8	-54,543	-54,603	%0,1	-58,565	58,554	%0
Q	-0,43	-0,447	%3,8	-43,634	-43,682	%0,1	-46,852	46,843	%0
EX1	-2,277	-2,351	%3,1	12,068	11,972	%0,8	-161,531	161,43	%0,1
EX1	-2,277	-2,351	%3,1	12,068	11,972	%0,8	-161,531	161,43	%0,1
EY1	-1,251	-1,291	%3,1	139,48	139,552	%0,1	-6,195	6,118	%1,2
EY1	-1,251	-1,291	%3,1	139,48	139,552	%0,1	-6,195	6,118	%1,2
DHZ03	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
G	4,005	-4,0054	%0	-0,191	0,1916	%0,3	-0,559	0,5596	%0,1
Q	1,854	-1,8539	%0	-0,153	0,1532	%0,1	-0,447	0,4477	%0,2
EX1	-1,066	1,066	%0	0,002	-0,0009	%54,8	1,762	-1,7637	%0,1
EX1	-1,066	1,066	%0	0,002	-0,0009	%54,8	1,762	-1,7637	%0,1
EY1	0,61	-0,6103	%0	-2,153	2,1527	%0	-0,048	0,0473	%1,5
EY1	0,61	-0,6103	%0	-2,153	2,1527	%0	-0,048	0,0473	%1,5
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
G	-6,769	-7,034	%3,8	-71,06	-71,145	%0,1	-45,6	45,568	%0,1
Q	-5,415	-5,628	%3,8	-56,848	-56,916	%0,1	-36,48	36,454	%0,1
EX1	-28,671	-29,61	%3,2	234,09	234,476	%0,2	21,432	-21,778	%1,6
EX1	-28,671	-29,61	%3,2	234,09	234,476	%0,2	21,432	-21,778	%1,6
EY1	-15,752	-16,257	%3,1	-2,599	-2,541	%2,2	396,529	-396,28	%0,1
EY1	-15,752	-16,257	%3,1	-2,599	-2,541	%2,2	396,529	-396,28	%0,1
DHZ04	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
G	4,031	-4,0315	%0	0,662	-0,6637	%0,3	0,463	-0,4631	%0
Q	1,875	-1,8747	%0	0,53	-0,5309	%0,2	0,37	-0,3705	%0,1
EX1	1,075	-1,0753	%0	2,153	-2,1524	%0	-0,03	0,0316	%5,1
EX1	1,075	-1,0753	%0	2,153	-2,1524	%0	-0,03	0,0316	%5,1
EY1	0,647	-0,647	%0	-0,003	0,0011	%63,3	1,536	-1,5355	%0
EY1	0,647	-0,647	%0	-0,003	0,0011	%63,3	1,536	-1,5355	%0
	T (tcm)			M2(tcm)			M3 (tcm)
Yükleme	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
G	-6,769	-7,034	%3,8	42,883	42,921	%0,1	-80,912	81,134	%0,3
Q	-5,415	-5,628	%3,8	34,306	34,337	%0,1	-64,73	64,908	%0,3
EX1	-28,671	-29,61	%3,2	-31,501	-31,679	%0,6	-323,42	322,952	%0,1
EX1	-28,671	-29,61	%3,2	-31,501	-31,679	%0,6	-323,42	322,952	%0,1
EY1	-15,752	-16,257	%3,1	199,499	199,56	%0	-11,654	11,993	%2,8
EY1	-15,752	-16,257	%3,1	199,499	199,56	%0	-11,654	11,993	%2,8

Die Programm-Datendateien und Details der oben zusammengefassten Validierung sind unter folgendem Link abrufbar: https://www.staticad-yigma.com/download/StatiCAD_Cubuk_Sonlu_Eleman_Dogrulama.rar