Рассматривается задача о геометрически и физически нелинейном деформировании плоской стержневой системы. Для стержневых элементов, имеющих однородные изотропные слои переменного сечения, используется классическая теория тонких стержней. Исследование процесса деформирования системы при однопараметрическом пропорциональном нагружении и выявление предельной нагрузки (устойчивости второго рода) выполняется на основе варьирования безразмерного параметра нагруженности системы. Приведен пример расчета и анализ влияния нелинейных факторов в металлической раме с трехслойными стержнями.