Mit Mepla können alle Berechnungen unter Ansatz großer Verformungen durchgeführt werden. Dieser geometrisch nicht-lineare Ansatz berücksichtigen dabei die Bildung von Membranspannungen (also nicht nur Biegespannungen sondern auch Spannungen in Scheibenebene).
Eine Berechnung mit linearisiertem Berechnungsansatz kann nur dann gute Ergbnisse erzielen, wenn die Verformungen bezogen auf die Dicke der Scheibe klein bleiben. Übersteigen diese die halbe Plattendicke, spielen zunehmend Membranspannungen eine Rolle im Tragverhalten.
So kann der Unterschied zwischen linearem und nicht-linearem Ansatz für größere Lasten bis zu 3-fache kleinere Verformungen wie auch kleinere Spannungen bedeuten. Dazu ein Berechnungsbeispiel:
Nicht-lineares Verhalten im Kombination mit Schubeffekten:
An einer einfach gelenkig gelagerten Verbundglasscheibe sollen einige dieser Effekte erläutert werden:
Für den Fall dass kein Schubverbund angesetzt wurde und so jede Scheibe für sich alleine trägt, wurden 52mm Verformung mit linearem Ansatz ermittelt, wohingegen der dem realen Plattenverhalten näher kommenden nicht-lineare Ansatz nur noch 16,16mm für die Verformung ergibt.
Den beiden Bildern kann man ebenso eine vollkommen andere Spannungsverteilung entnehmen. Wo die lineare Berechnung natürlich in der Mitte der Scheibe die größten Spannungen ergeben (höchstes Biegemoment) - liegen die Spannungsmaxima bei der nicht-linearen Berechnung zu den Ecken hin verschoben. Die Spannungen in der Mitte der Scheibe werden nun maßgeblich von Membranspannungen beinflusst und liegen nur noch bei 11 anstatt 38 N/mm².
Das nächste Diagramm zeigt ebenso den Einfluss des Schubverhaltens. Wie bereits aus dem obigen Beispiel zu erkennen war, übt die Schubsteifigkeit der Zwischenschicht ebenso einen großen Einfluss auf das gesamte Tragverhalten aus.
Auf der x-Achse wurde dazu der E-Modul der Zwischenschicht im logarithmischen Maßstab aufgetragen. An der y-Achse wurden die Verformungen in der Mitte der Platte sowie die maximalen Spannungen dargestellt. Nebenbei bemerkt, müssen die nicht-linearen Spannungen nicht zwingend in der Mitte der Scheibe liegen.
So hat eine nicht-lineare Berechnung ohne Schubansatz für dünne Platten (wie hier 4mm) den gleichen Effekt als ob eine lineare Berechnung aber mit einen Schubverbund von ca. 4 N/mm² angesetzt worden wäre.
Aus der Variation der Schubsteifigkeit kann ein weiterer Effekt für das Tragverhalten von Verbundglas erkannt werden: Ihr größter Einfluss liegt im Bereich zwischen 0.1 N/mm² bis 50 N/mm². Unterhalb dieser Werte verhält sich das Verbundglas als ob es keine Verbindung zwischen den Scheiben gäbe; oberhalb nahezu wie monolithisches Glas, also mit vollem Verbund.
Dies zeigt auch wie wichtig es für die Bemessung von Verbundglas ist, bereits kleinste Schubsteifigkeiten berücksichtigen zu können. Mit der Verwendung eines Elastizitätsmodul E = 0.6 N/mm² (G = 0.2 N/mm²), würden die Spannungen aus einer linearen wie auch einer nicht-linear geometrischen Berechnung bereits auf die Hälfte reduziert.
