Сравнение результатов стержневых конечных элементов в StatiCAD V6.0.9.5 и SAP2000

Доступ к файлам данных программы и подробностям проверки, резюмированной ниже, можно получить по ссылке https://www.staticad-yigma.com/download/StatiCAD_Cubuk_Sonlu_Eleman_Dogrulama.rar.

Для удобства расчёта в демонстрационной версии и сохранения простоты задачи система, состоящая из 4 колонн и 2 этажей, была смоделирована и рассчитана в StatiCAD, а затем экспортирована в SAP2000 и рассчитана там.

Причина использования колонн и ригелей в анализируемой системе — соединение модели по осевым линиям без связевых элементов (link elements), что снижает различия в моделировании.

Поскольку стеновые элементы в StatiCAD также решаются стержневыми конечными элементами, результаты будут аналогичными независимо от того, используются стены или колонны.

Нагрузочный случай G в StatiCAD соответствует нагрузочному случаю Dead+GL (собственный вес + отделка перекрытия) в SAP2000.

Как StatiCAD, так и SAP2000 удовлетворяют условиям общего равновесия FX, Fy, Fz, Mx, My = 0.

Результаты по ригелям не получены, поскольку они не используются при оценке эксплуатационных характеристик и усилении каменных конструкций. При необходимости в StatiCAD можно активировать опцию расчёта армирования ригелей для получения отчётов по результатам конечноэлементного расчёта ригелей.

Выполненный анализ StatiCAD можно воспроизвести в демонстрационной версии. Демонстрационную версию можно скачать по адресу https://www.masonry-software.com/sypgnclm/StatiCAD\_Profesyonel\_Demo\_6\_070\_Setup.exe.

Главная ось (ось 2) колонны № 3 ориентирована в направлении Y; остальные ориентированы в направлении X.

Причина отсутствия плит перекрытия (оболочечных элементов/shell) в системе состоит в том, что верификация выполняется для стержневых конечных элементов. Для оболочечных элементов существует более ста разновидностей формулировок жёсткости.

Причина выбора значительно различающихся размеров колонн — усиление возможных расхождений в результатах анализа и обеспечение большей наглядности разницы.

Поскольку StatiCAD моделирует колонны с 2 узлами, а SAP2000 — с 3 узлами, для нагрузочного случая G (Dead) использованы значения вертикальной нагрузки в середине колонны из SAP2000. Из результатов нагрузочного случая Q видно, что существенной разницы в значениях вертикальной нагрузки нет.

Причина высокого расхождения в результатах поперечной силы для элементов DHZ03 и DHZ04 заключается в том, что значения очень близки к нулю. Разница в 1–2 килограмм-силы в расчётных результатах выглядит пропорционально большой именно из-за близости значений к нулю.

Расхождение в крутящем моменте предположительно обусловлено тем, что StatiCAD задаёт ведущий узел диафрагмы (diaphragm master joint) на отметке верхнего уровня этажа, тогда как SAP2000 задаёт его на отметке Z центра масс, вычисленной по вертикали.

В модели SAP2000 конец i колонны находится вверху, конец j — внизу; поэтому значения сечения у нижнего конца колонны принимаются на отметке 300 см.

Разница знаков в расчётах обусловлена принятыми знаковыми соглашениями для направлений. Например, StatiCAD использует знак + для сжимающих усилий, тогда как SAP2000 использует знак -.

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

Вы можете получить доступ к файлам данных программы и подробностям проверки, резюмированной выше, по ссылке https://www.staticad-yigma.com/download/StatiCAD_Cubuk_Sonlu_Eleman_Dogrulama.rar.