Comparação de resultados de elementos finitos de barra e casca no StatiCAD e SAP2000

Comparação de resultados de elementos finitos de barra e transferências de carga de lajes (casca) entre StatiCAD V6.0.9.0 e SAP2000

Com o objetivo de poder ser reproduzido na versão de demonstração e manter a simplicidade, foi modelado no StatiCAD um sistema composto por 4 pilares e 2 pavimentos, analisado, exportado para o SAP2000 e analisado novamente.

Foram utilizadas lajes (cascas) no sistema e a transferência de carga das lajes para as vigas e pilares foi realizada por meio de elementos finitos quadrilaterais. O fato de os valores de carga vertical serem muito semelhantes demonstra que os elementos de casca no StatiCAD também realizam cálculos corretos.

A razão de utilizar pilares e vigas no sistema analisado é conectar o modelo a partir de seus centros sem elementos de ligação, reduzindo assim as diferenças de modelagem.

Como os elementos de parede no StatiCAD também são resolvidos com elementos finitos de barra, os resultados serão semelhantes independentemente de se utilizarem paredes ou pilares.

O caso de carga G no StatiCAD corresponde ao caso de carga Dead+GL (peso próprio + revestimento de laje) no SAP2000.

Tanto StatiCAD quanto SAP2000 satisfazem as condições de equilíbrio total FX, Fy, Fz, Mx, My = 0.

Os resultados das vigas não foram obtidos pois não são utilizados nas análises de desempenho e reforço de alvenaria. Se desejar, é possível ativar a opção de cálculo de armadura de vigas dentro do StatiCAD para obter um relatório de resultados de elementos finitos de viga.

A análise do StatiCAD realizada pode ser reproduzida na versão de demonstração. Você pode baixar a versão de demonstração em https://www.masonry-software.com/sypgnclm/StatiCAD\_Profesyonel\_Demo\_6\_085\_Setup.exe.

O eixo principal (eixo 2) do pilar 3 está na direção Y; os demais estão na direção X.

A razão de escolher dimensões de pilar muito diferentes é aumentar a diferença nos resultados de análise e torná-la mais visível.

Como o StatiCAD modela os pilares com 2 nós e o SAP2000 com 3 nós, foram utilizados os valores de carga vertical no ponto médio do pilar no SAP2000 para o caso de carga G (Dead). A partir dos resultados do caso de carga Q, pode-se observar que não há diferença significativa nos resultados de carga vertical.

A razão para uma alta taxa de diferença em alguns casos é que os valores estão muito próximos de zero. As diferenças de 20 e 30 quilogramas-força nos resultados de cálculo aparecem proporcionalmente altas porque estão muito próximas de zero.

Como a extremidade i do pilar é modelada na parte superior e a extremidade j na parte inferior no modelo SAP2000, os valores de seção na extremidade inferior do pilar foram tomados como os valores a 300 cm.

As diferenças de sinal nos cálculos se devem às convenções de sinal. Por exemplo, StatiCAD usa o sinal + para a força de compressão, enquanto SAP2000 usa o sinal -.

Nombre de columna:DHB01
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
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%
Nombre de columna:DHB02
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
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%
Nombre de columna:DHB03
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
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%
Nombre de columna:DHB04
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %	StatiCAD	SAP2000	Fark %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
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)
Caso de carga	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %	StatiCAD	SAP2000	Fark oranı %
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%