МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ 
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Л.В. Енджиевский, И.И. Крылов, 
А.Н. Кретинин, А.В.Терешкова 

Ограждающие и несущие 
строительные конструкции 
из стальных тонкостенных профилей

Монография

Красноярск 
СФУ
2010

УДК 626.86
ББК 38.54
Е 62

Рецензенты:
В.В. Москвичев, доктор технических наук, профессор, зам. председателя 
Президиума КНЦ СО РАН (г. Красноярск);
В.В. Зверев, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой 
«Металлические конструкции» Липецкого государственного технического 
университета (г. Липецк)

Енджиевский, Л.В.
Е62  Ограждающие и несущие строительные конструкции из стальных 
тонкостенных профилей: монография/ Л.В. Енджиевский, И.И. Кры-
лов, А.Н. Кретинин, А.В. Терешкова. – Красноярск: Сибирский феде-
ральный университет, 2010. – 282 с.

ISBN 978-5-7638-1987-8

В монографии сделана попытка обратить внимание специалистов всех 
уровней строительного профиля и студентов строительных специальностей 
на новые типы несущих строительных конструкций, основой которых явля-
ются холодногнутые оцинкованные профили. Рассмотрены конструктивные 
решения и результаты комплексных исследований двух балочных конструк-
ций, объединяющих в единую конструктивную форму С-образные гнутые 
оцинкованные профили  и профилированный лист, и двух типов простран-
ственных систем с основными конструктивными элементами из оцинкован-
ного профилированного листа. Приложения смотреть на CD-диске.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Красноярского 
краевого фонда науки № 16F46.

УДК 626.86
ББК 38.54
ISBN 978-5-7638-1987-8
© Сибирский 
федеральный
университет, 2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ........................................................................................................ 7

Введение ............................................................................................................... 8

Глава 1. Отечественный и зарубежный опыт 
использования стальных гофрированных листов 
как конструктивных элементов в различных типах 
строительных конструкций ............................................................................ 9
1.1. Общая характеристика профилированных листов. 
Возможности их использования в ограждающих 
и несущих элементах конструкций ...........................................................10
1.1.1. Особенности работы 
и расчета профилированного листа ..................................................13
1.1.2. Способы соединения профилированных листов ......................18
1.2. Ограждающие конструкции с обшивками 
из профилированного листа ...................................................................... 20
1.2.1. Стеновые сэндвич-панели заводской готовности ..................21
1.2.2. Кровельные сэндвич-панели заводской готовности ...............23
1.2.3. Панели послойной сборки ...........................................................23
1.3. Несущие конструкции из стальных тонкостенных профилей ........30
1.3.1. Балки ............................................................................................ 30
1.3.2. Фермы из тонкостенных оцинкованных профилей ................36
1.3.3. Арочные конструкции ................................................................38
1.3.4. Рамы из тонкостенных оцинкованных профилей ...................39
1.3.5. Каркасы малоэтажных зданий из тонкостенных 
оцинкованных конструкций .................................................................39
1.3.6. Конструкции мансард зданий 
из тонкостенных профилей ................................................................43
1.4. Элементы составных несущих конструкций 
из тонкостенных профилей в комбинации с профилированными 
листами и особенности их расчета ............................................................45
1.4.1. Совмещенные плиты покрытия с применением 
профилированных листов ....................................................................45
1.4.2. Каркасные покрытия с частичным включением 
в работу профлистов, выполняющих ограждающие функции ...... 48
1.5. Пространственные совмещенные конструкции ................................50
1.5.1. Пространственные системы, в которых верхний 
несущий пояс выполнен только из профлиста ..................................50
1.5.2. Конструкции с предварительно напряжённым верхним 
несущим поясом из профилированного листа ..................................53

Глава 2. Тонкостенные балки из гнутых оцинкованных профилей: 
составных поясов коробчатого сечения и гофрированных стенок ....... 55
2.1. Основные положения ............................................................................56
2.2. Экспериментальные исследования крупномасштабных 
моделей балок из гнутых оцинкованных профилей ................................58
2.3. Особенности работы соединений тонколистовых 
оцинкованных элементов ...........................................................................71
2.4. Теоретические исследования и численное моделирование 
тонкостенных балок из гнутых оцинкованных профилей .....................75
2.5. Экспериментальное исследование НДС балки из гнутых 
оцинкованных профилей пролетом 9 м ....................................................77
2.6. Инженерная методика расчета тонкостенных балок 
из гнутых оцинкованных профилей..........................................................83
2.7. Опытное внедрение конструкций ...................................................... 86
2.8. Рекомендации по изготовлению тонкостенных балок 
из гнутых оцинкованных профилей..........................................................91

Глава 3. Рамные системы из тонкостенных 
оцинкованных профилей ............................................................................... 95
3.1. Область применения ............................................................................ 96
3.2. Схемы поперечных рам и их компоновка в каркасы зданий .......... 96
3.3. Основные положения расчета элементов рам ..................................101
3.3.1. Расчет элементов на осевые силы и изгиб ............................101
3.3.2. Проверка устойчивости стенок и полок изгибаемых 
и сжатых элементов .........................................................................103
3.4. Соединения элементов рам ................................................................105
3.4.1. Особенности работы одноболтовых фрикционных 
сдвигоустойчивых соединений тонкостенных оцинкованных 
профилей ..............................................................................................106
3.4.2. Двухболтовые фрикционные сдвигоустойчивые 
соединения тонкостенных оцинкованных профилей .....................109
3.4.3. Многоболтовые фрикционные сдвигоустойчивые 
соединения на основе тонкостенных оцинкованных профилей 
С-образного сечения...........................................................................115
3.5. Рекомендации по конструированию и расчету болтовых 
соединений из тонкостенных оцинкованных профилей ......................120

Глава 4. Пространственные блоки покрытий с поясами 
из металлического профилированного листа .......................................... 123
4.1. Формообразование как главный фактор повышения 
эффективности конструкций с элементами 
из тонкостенных металлических листов ................................................124

4.2. Линзообразные блоки покрытия ......................................................134
4.2.1. Конструктивные решения линзообразных блоков ................134
4.2.2. Технология изготовления линзообразных блоков ..................144
4.2.3. Численные исследования напряженно-деформированного 
состояния линзообразных блоков и отдельных фрагментов .......153
4.2.4. Экспериментальные исследования фрагментов 
покрытия из линзообразных блоков .................................................160
4.3. Двухпоясное преднапряженное арочное покрытие 
с поясами из стальных профилированных листов ................................172
4.3.1. Конструктивное решение двухпоясного 
арочного покрытия ............................................................................172
4.3.2. Численные исследования НДС фрагмента 
арочного покрытия ............................................................................176
4.3.3. Экспериментальные исследования фрагмента 
двухпоясного арочного покрытия .....................................................196
4.4. Обобщенные технико-экономические показатели .........................213
4.5. Рекомендации по конструированию, расчету и изготовлению 
конструкций линзообразных блоков покрытия и двухпоясного 
преднапряженного арочного покрытия с поясами из стальных 
профилированных листов ........................................................................214

Глава 5. Пространственные блок-фермы покрытий и секции 
зданий-укрытий арочного типа из линзообразных блоков....................219
5.1. Конструктивные решения ..................................................................220
5.2. Численные исследования пространственных блок-ферм и 
блок-секций зданий, сформированных из линзообразных блоков ......237
5.2.1. Обобщенный алгоритм статического 
расчета конструкций ........................................................................237
5.2.2. Численные исследования деревометаллической 
блок-арки .............................................................................................239
5.2.3. Численные исследования блок-фермы из монометалла .......254
5.3. Экспериментальные исследования фрагмента 
пространственной блок-секции ...............................................................265
5.3.1. Последовательность и особенности сборки 
опытной конструкции .......................................................................266
5.3.2. Статические испытания конструкции .................................274

Библиографический список ..........................................................................277

Предисловие

Цель монографии – попытка обратить внимание специалистов всех 
уровней строительного профиля и студентов строительных специальностей 
на новые типы несущих строительных конструкций, основой которых явля-
ются холодногнутые оцинкованные профили.
По структуре монография состоит из введения и пяти глав, библиогра-
фического списка и приложений.
В первой главе приводится отечественный и зарубежный опыт исполь-
зования стальных гофрированных листов как конструктивных элементов в 
различных типах строительных конструкций.
Во второй и третьей главах рассмотрены конструктивные решения и 
результаты комплексных исследований двух балочных конструкций, объ-
единяющих в единую конструктивную форму С-образные гнутые оцинко-
ванные профили и профилированный лист.
Четвертая и пятая главы посвящены пространственным системам с 
основными конструктивными элементами из оцинкованного профилиро-
ванного листа.
Главы 1, 4, 5 написаны чл.-корр. РАСН, д-ром техн. наук, проф. Л.В. Ен-
джиевским и канд. техн. наук А.В. Терешковой; гл. 2, 3 - канд. техн. наук, 
проф. И.И. Крыловым и канд. техн. наук А.Н. Кретининым.

Введение

В современных экономических условиях при всеобщей структурной 
перестройке с ориентацией на разукрупнение предприятий, на создание 
мелких и средних производственных структур с более конкретной специ-
ализацией с прогнозируемым бурным ростом нефте- и газодобычи в север-
ных районах Сибири и Дальнего Востока России, где нет развитой строй-
индустрии, потребность в быстровозводимых, легко транспортируемых 
облегченных строительных конструкциях и модульных зданиях возрастает. 
Развивающаяся экономика России и связанная с ней высокая конкуренция 
на строительном рынке требуют эффективных конструктивных решений 
строительных конструкций. Необходимы технологичные современные си-
стемы с наименьшей ресурсоемкостью.
Один из путей решения указанной проблемы – разработка и исполь-
зование эффективных плоских и пространственных формообразований из 
стандартного металлического профилированного листа и других холод-
ногнутых профилей, в особенности оцинкованных с толщинами до 3 мм. 
Зарубежный и отечественный опыт применения конструкций на их основе 
выявил ряд преимуществ перед традиционными конструкциями из прокат-
ных профилей: низкий расход металла, высокая коррозионная стойкость, 
возможность изготовления на строительной площадке, что в итоге позволя-
ет снизить стоимость конструкций «в деле». В таких конструктивных фор-
мах в полной мере используются прочностные свойства материала за счет 
совмещения ограждающих и несущих функций.
В данной монографии сделана попытка обратить внимание специали-
стов всех уровней строительного профиля и студентов строительных спе-
циальностей на новые типы несущих строительных конструкций, основой 
которых являются холодногнутые оцинкованные профили. Рассмотрены 
конструктивные решения и результаты комплексных исследований двух 
балочных конструкций, объединяющих в единую конструктивную форму 
С-образные гнутые оцинкованные профили и профилированный лист, и 
двух типов пространственных систем с основными конструктивными эле-
ментами из оцинкованного профилированного листа.

Глава 1

Отечественный и 
зарубежный опыт 
использования стальных 
гофрированных листов как 
конструктивных элементов 
в различных типах 
строительных конструкций

1.1. Общая характеристика профилированных листов. 
Возможности их использования в ограждающих 
и несущих элементах конструкций

Профнастил (или профлист) – это металлический лист со сформирован-
ным профилем (ребрами жесткости) (рис. 1.1). Он широко используется в 
практике строительства в качестве ограждающих, несущих и совмещенных 
элементов конструкций.
К современным ограждающим и несущим конструкциям предъявляют 
следующие требования:
- в полной мере удовлетворять всему комплексу функциональных тре-
бований на плановый срок безаварийного функционирования сооружения;
- минимальная материалоемкость, трудоемкость монтажа, удобство 
транспортировки;
- максимальная заводская готовность, позволяющая сократить количе-
ство рабочих на строительной площадке и повысить качество строительно-
монтажных работ;
- минимальная стоимость за счет снижения затрат по отдельным 
строительно-монтажным операциям и сокращения сроков строительства.
Вышеперечисленным требованиям удовлетворяют профилированные 
листы как отдельные элементы, так и в качестве обшивок кровельных и сте-
новых панелей.

Рис. 1.1. Профнастил

1.1. Общая характеристика профилированных листов. Возможности их использования…

11

Профилированный лист (настил) изготавливается из листовой стали 
толщиной 0,6…1,5 мм. В поперечном сечении (рис. 1.2) выделяются следую-
щие размеры профилированного листа: В – ширина профиля; hг – высота 
гофра, которая колеблется от 10 до 158 мм; S – шаг гофров; b1 и b2 – ширина, 
соответственно, верхней и нижней полки.
В процессе изготовления специальными роликами в плоском оцинко-
ванном листе из стали С235 или С245 выдавливают продольные углубления 
в виде трапеции. В полках профилированного листа может быть выполнено 
продольное гофрирование, что увеличивает несущую способность профиля 
по критерию местной устойчивости.
Для стенового ограждения применяют профилированный лист с вы-
сотой гофра от 10 до 44 мм и толщиной от 0,55 до 0,7 мм. Такой тип про-
филированного листа используют либо в виде самостоятельного элемента 
холодных неотапливаемых зданий, либо в составе обшивки панелей типа 
«сэндвич», обшивки каркасных трехслойных панелей и обшивки каркасных 
ограждающих конструкций раздельного типа. Стеновой профилированный 
лист изготавливается из стали С235-245. Профилированный лист применя-
ется также и для кровель. В случае использования профилированного листа 
в кровельных конструкциях высота гофр от 44 до 156, толщина от 0,7 до 1,5 
мм.
Обозначения, геометрические характеристики профилированных ли-
стов с трапециевидной формой гофра, изготавливаемые отечественными 
заводами для строительства по ГОСТу 24045-94, приведены в прил. 1.
По назначению профилированные листы подразделяются на типы:
Н – для настила покрытий;
НС – универсальный профиль для настила и стеновых ограждений;
С – для стеновых ограждений.
Кровельные профилированные листы (Н) имеют большую высоту, чем 
стеновые, и их форма определена исходя из необходимости укладки по ним 
плитного утеплителя.

B

h

S
b1

b2

Рис. 1.2. Поперечное сечение профилированного листа

Глава 1. Отечественный и зарубежный опыт использования стальных гофрированных…

12

В прил. 2 приведена таблица предельной равномерно распределенной 
нагрузки для различных марок и расчетных схем профилированных листов 
по ГОСТу 24045-94.
В строительстве нежилых зданий конструкции из оцинкованных тон-
костенных профилей находят применение, в первую очередь, в виде ограж-
дающих конструкций. Однако в последние два-три десятилетия был раз-
работан и нашел достаточно широкое внедрение ряд технических решений, 
позволяющих заявить о конкурентоспособности и несущих конструкций из 
оцинкованных тонкостенных профилей как для производственных и сель-
скохозяйственных зданий, так и для малоэтажных коттеджей комплектной 
поставки. Достаточно широко применяют такие конструкции и при рекон-
струкции зданий: надстройке мансардных этажей, создании вентилируемых 
фасадов и замене плоских рулонных кровель на малоуклонные металличе-
ские с герметичными стыками.
Классификация конструкций из тонкостенных оцинкованных профи-
лей приведена на рис. 1.3.
Здания с использованием тонкостенных оцинкованных профилей возво-
дят по всей территории России, включая и районы с высокой сейсмичностью. 
Производство таких профилей освоили многие отечественные предприятия: 
ЗАО «Эксергия» (г. Липецк), ООО «Венталл» (г. Обнинск), «Балтпрофиль» 
(г. Санкт-Петербург), «Профиль-центр» (г. Новосибирск), «Волжскполимер» 
(г. Волжский), ИСК «Финеско» (г. Саратов), «Волжскспецстрой» (Нижний 
Новгород), ИНСИ (Челябинск), «Терминал» (Ростов-на-Дону) и др. Наибо-
лее крупные зарубежные предприятия, освоившие и развивающие данное 
направление строительных технологий, - Lindab (Швеция) и Marinoware 
(США).

Рис. 1.3. Классификация конструкций из тонкостенных оцинкованных профилей

1.1. Общая характеристика профилированных листов. Возможности их использования…

13

Тонкостенные оцинкованные конструкции характеризуют следующие 
отличительные особенности:
1. Толщина применяемой стали не превышает 3 мм.
2. Для производства профилей используется рулонный холоднокатаный 
оцинкованный лист с суммарной массой цинка не менее 275 г/м2.
3. Одна из отличительных черт при строительстве жилых и офис-
ных зданий – применение для ограждающих конструкций (стены, 
потолки и пр.) тонкостенных профилей повышенной жесткости с от-
гибами, с предварительной перфорацией стенки (так называемые тер-
мопрофили) для улучшения теплотехнических параметров теплового 
контура здания.
4. Соединение всех несущих (нагруженных) и ненесущих элементов 
конструкций выполняется без применения сварки при помощи высокока-
чественных самонарезающих винтов или болтов из углеродистой стали с 
цинковым или кадмиевым покрытием.
5. Конструктивные решения с применением гнутых оцинкованных про-
филей полностью интегрируются в понятие «сухое строительство», которое 
нашло сегодня широкое применение благодаря техническим наработкам та-
ких компаний, как KNAUF, REGIPS и др.
6. Предварительное проектирование и конструирование на базе совре-
менных программ (в том числе 3D-моделирование) позволяет существенно 
сократить массу стальных конструкций, следовательно, уменьшить стои-
мость строительства, при этом существенно сокращаются и сроки произ-
водства работ.
7. Интегрирование пространственного моделирования конструкций 
(автоматическое получение конструкторской и проектной документации) с 
автоматизированным процессом производства элементов конструкций по-
зволяет получать полностью идентифицируемые фрагменты, которые соби-
раются (укрупняются) на строительной площадке в короткие сроки с маши-
ностроительными допусками.
8. Легкость в сочетании с прочностью и устойчивостью (особенно на 
сейсмические нагрузки), простота и удобство сборки элементов, совмеще-
ние несущих и ограждающих функций тонкостенных профилей – тоже пре-
имущества таких систем, которые позволяют повысить производительность 
труда в 1,5…2 раза, приближают отрасль металлостроительства по уровню 
технического развития к машиностроению.

1.1.1. Особенности работы и расчета профилированного листа

В зависимости от функционального назначения в конструкции про-
филированный лист может работать на изгиб, растяжение (сжатие), 
сдвиг и т.д.

Глава 1. Отечественный и зарубежный опыт использования стальных гофрированных…

14

Факторы, обусловливающие особенности работы профилированно-
го листа:
- тонкостенность;
- форма гофров;
- несимметричность сечения;
- существенные различия в значениях изгибных жесткостей для сече-
ний вдоль и поперек гофров;
- начальные несовершенства;
- условия сопряжения (соединение с другими несущими эле ментами по 
торцам и в промежуточных точках опирания);
- ранняя стадия потери местной устойчивости сжатых широких гра-
ней.
Инженерные методики расчета таких конструкций разработаны, как 
правило, на основе экспериментальных исследований и учитывают многие 
из этих факторов в упругой и упругопластической стадиях работы.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом ведется интенсивная 
работа по совершенствованию методики расчета конструкции из гнутых 
профилей. Выпущен ряд нормативных документов и рекомендации по 
расчету и проектированию конструкций из гнутых тонколистовых про-
филей [1, 2].
В работе [3] сделали попытку учета влияния уровня напряжения на ра-
бочую ширину сжатых полок при их работе в закритической области.
Одна из главных особенностей работы профилированных листов за-
ключается в том, что при продольном изгибе и сжатии их грани могут поте-
рять устойчивость и частично выключиться из работы при напряжениях, не 
достигших предела текучести стали. В результате геометрические характе-
ристики сечений, фактически участвующих в работе (моменты сопротивле-
ния и инерции эффективного сечения), снижаются в зависимости от уровня 
сжимающих напряжений и соотношения ширины и толщины сжатых пло-
ских участков граней. После местной потери устойчивости профилирован-
ные настилы, как правило, продолжают работать в закритической стадии.
При определенных видах напряженно-деформированного состояния 
(НДС) работа профилированного листа может быть эквивалентно описана 
уравнениями теории ортотропных пластинок, оболочек переменной кривиз-
ны, системы жестко или гибко сочлененных пластинок, определенного под-
бора конечных или суперконечных элементов.
В работах по изучению НДС профлиста, подверженного действию по-
перечной нагрузки, в зоне максимального изгибающего пролетного момен-
та отмечалось, что после потери устойчивости сжатых широких полок ребра 
(под ребрами в профилированных листах подразумеваются линии пересе-
чения полок и наклонных граней) остаются прямолинейными и служат для 
них жесткими опорами, а наклонные грани создают упругую заделку по