Compararea rezultatelor elementelor finite bară și shell în StatiCAD și SAP2000

Compararea rezultatelor elementelor finite bară și a transferurilor de încărcare din planșee (shell) între StatiCAD V6.0.9.0 și SAP2000

Pentru a putea fi rezolvat cu versiunea demo și a rămâne simplu, un sistem compus din 4 stâlpi și 2 etaje a fost modelat în StatiCAD, analizat, exportat în SAP2000 și analizat și acolo.

În sistem au fost utilizate planșee (shell-uri) și transferul de încărcare din planșee către grinzi și stâlpi a fost realizat prin elemente finite pătrilaterale. Faptul că valorile încărcărilor verticale sunt foarte apropiate demonstrează că și elementele shell din StatiCAD efectuează calcule corecte.

Motivul utilizării stâlpilor și grinzilor în sistemul analizat este acela de a conecta modelul din centrele lor fără elemente de legătură, reducând astfel diferențele de modelare.

Deoarece și elementele perete din StatiCAD sunt rezolvate cu elemente finite bară, rezultatele vor fi similare indiferent dacă se utilizează pereți sau stâlpi.

Cazul de încărcare G din StatiCAD corespunde cazului de încărcare Dead+GL (greutate proprie + șapă planșeu) din SAP2000.

Atât StatiCAD, cât și SAP2000 satisfac condițiile de echilibru global FX, Fy, Fz, Mx, My = 0.

Rezultatele grinzilor nu au fost produse deoarece nu sunt utilizate în analizele de performanță și consolidare a structurilor din zidărie. Dacă se dorește, este posibil să se activeze opțiunea de calcul al armăturii grinzilor în StatiCAD pentru a obține un raport al rezultatelor elementelor finite pentru grinzi.

Analiza StatiCAD efectuată poate fi reprodusă în versiunea demo. Este posibil să descărcați versiunea demo de la https://www.masonry-software.com/sypgnclm/StatiCAD_Profesyonel_Demo_6_085_Setup.exe.

Axa principală (axa 2) a stâlpului 3 este în direcția Y; celelalte sunt în direcția X.

Motivul alegerii unor dimensiuni de stâlpi foarte diferite este acela de a amplifica diferențele în rezultatele analizei și de a le face mai vizibile.

Deoarece StatiCAD modelează stâlpii cu 2 noduri iar SAP2000 cu 3 noduri, pentru cazul de încărcare G (Dead) s-au utilizat valorile de încărcare verticală la mijlocul înălțimii stâlpului din SAP2000. Din rezultatele cazului de încărcare Q se poate observa că nu există nicio diferență semnificativă în rezultatele încărcărilor verticale.

Motivul unui procent ridicat de diferență în unele cazuri este că valorile sunt foarte apropiate de zero. Diferențe de 20 și 30 de kilograme-forță în rezultatele calculelor par proporțional ridicate deoarece sunt foarte apropiate de zero.

Deoarece în modelul SAP2000 capătul i al stâlpului este modelat în sus iar capătul j în jos, valorile secțiunii la capătul inferior al stâlpului au fost preluate ca valori la 300 cm.

Diferențele de semn în calcule provin din convențiile de semn. De exemplu, StatiCAD folosește semnul + pentru forța de compresiune, în timp ce SAP2000 folosește semnul -.

Nome colonna:DHB01
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Caso di carico	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 di carico	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%
Nome colonna:DHB02
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Caso di carico	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 di carico	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%
Nome colonna:DHB03
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Caso di carico	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 di carico	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%
Nome colonna:DHB04
	P (t)			V2 (t)			V3 (t)
Caso di carico	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 di carico	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 di carico	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 di carico	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 di carico	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 di carico	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 di carico	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 di carico	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 di carico	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 di carico	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%