Comparison of Bar Finite Element Results in StatiCAD V6.0.9.5 and SAP2000

You can access the program data files and details of the validation summarized below at https://www.staticad-yigma.com/download/StatiCAD_Cubuk_Sonlu_Eleman_Dogrulama.rar.

For ease of analysis in the demo version and to keep things simple, a system consisting of 4 columns and 2 storeys was modelled and analysed in StatiCAD, then exported to SAP2000 and analysed there as well.

The reason columns and beams are used in the analysed system is to connect the model from their centrelines without link elements, thereby reducing modelling differences.

Since wall elements in StatiCAD are also solved with bar finite elements, results will be similar whether walls or columns are used.

The G load case in StatiCAD corresponds to the Dead+GL (self-weight + floor finishing) load case in SAP2000.

Both StatiCAD and SAP2000 have satisfied the total equilibrium conditions FX, Fy, Fz, Mx, My = 0.

Beam results have not been produced since they are not used in masonry performance and strengthening. If desired, the beam reinforcement calculation option can be checked within StatiCAD to obtain beam finite element result reports.

The StatiCAD analysis performed can be reproduced in the demo version. You can download the demo version from https://www.masonry-software.com/sypgnclm/StatiCAD\_Profesyonel\_Demo\_6\_070\_Setup.exe.

The major axis (axis 2) of column no. 3 is oriented in the Y direction; the others are oriented in the X direction.

The reason slabs (shells) are not used in the system is that the validation focuses on bar finite elements. There are more than a hundred varieties of stiffness formulations for shell elements.

The reason column dimensions are chosen to differ widely is to amplify any discrepancy in the analysis results and make the difference more visible.

Since StatiCAD models columns with 2 nodes while SAP2000 models them with 3 nodes, the vertical load values at the mid-point of the column in SAP2000 are used for the G (Dead) load case. It can be seen from the Q load case results that there is no significant difference in the vertical load results.

The reason the shear results show a high discrepancy for elements DHZ03 and DHZ04 is that the values are very close to zero. The 1- and 2-kilogram force differences in the computed results appear proportionally large because the values are very close to zero.

The difference in the torsional moment is believed to stem from the fact that StatiCAD defines the diaphragm master joint at the top level of the storey, whereas SAP2000 defines it at the centre-of-mass Z elevation calculated vertically.

In the SAP2000 model, column end i is at the top and end j is at the bottom, so the column bottom-end cross-section values are taken at 300 cm.

The sign differences in the calculations arise from the sign conventions adopted for directions. For example, StatiCAD uses a + sign for compressive forces while SAP2000 uses a - sign.

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

You can access the program data files and details of the validation summarized above at https://www.staticad-yigma.com/download/StatiCAD_Cubuk_Sonlu_Eleman_Dogrulama.rar.