مراحل اصلی اجرای سیستم پیش ساخته بتنی عبارت اند از:

تولید قطعات در کارخانه

حمل قطعات از کارخانه به محل اجرای ساختمان

نصب قطعات و تکمیل اتصالات

تولید قطعات بتنی پیش ساخته شامل مراحل آماده‌سازی قالب، فولادگذاری، بتن ریزی و عمل‌آوری است.
عملیات پیش تنیدگی نیز در صورت لزوم در این سیستم انجام می‌شود. این عملیات باعث کاهش ارتفاع تیرها
می‌شوند. یکی از مزایای این سیستم، امکان کنترل کیفی بهتر مراحل مختلف اجرا از قبیل ریختن بتن و لرزاندن،
عمل آوری، انجام آزمایش‌ها و بارگذاری‌های آزمایشی است. در بعضی از دستگاه‌ها اتوکلاو زمان عمل‌آوری
حتی به کمتر از 24 ساعت می‌رسد. به طور معمول قطعات پس از تولید، مدتی در کارخانه باقی می‌مانند. این
امر باعث می‌شود بخش عمده‌ای از افت و جمع شدگی بتن در کارخانه انجام شود. صفحات قالب باید صلب
باشند تا در مقابل فشار جانبی بتن دچار تغییر شکل و اعوجاج نشوند. به طور کلی روش‌های مختلف تولید
قطعات پیش ساخته بتنی عبارت اند از:

تولید قطعات به صورت درجا و تکی

تولید قطعات به صورت درجا و چند تایی

تولید قطعات با استفاده از جابجایی شاسی یا پالت

جابجایی با نقاله

تولید خطی

تولید قطعات بزرگتر، تعداد اتصالات را کاهش داده و سرعت عملیات را بالا می‌برد، ولی در مقابل حمل و
نقل و نصب آن سخت‌تر و اجرای اتصالات آن مشکل‌تر می‌شود. بهتر است که وزن قطعات کمتر از  10تن
باشد و تا حد امکان به 6 تن محدود شود. قطعات مورد نیاز پس از طراحی و محاسبه و تهیه نقشه‌های اجرایی،
در کارخانه تولید و سپس به محل پروژه حمل و به کمک جرثقیل نصب و اجرا می‌شوند. این سیستم به یکی
از دو روش زیر اجرا می‌شود:

روش خطی

روش دیواری

اجرای ساختمان به روش خطی (تیر و ستون)

در این روش اجزای تشکیل دهنده سازه ساختمان شامل پی، شناژ، ستون، تیر و سقف به صورت پیش ساخته
بوده و اتصالات قطعات آن از نوع تر است. به عبارت دیگر اتصال قطعات به وسیله اجرای بتن در فاصله بین
دو قطعه و با استفاده از میلگردهای متصل کننده‌ای که قبل از اتصال نصب می‌شوند، صورت می‌گیرد. مقاومت
در برابر بارهای جانبی به وسیله مهاربندی فلزی و دیوارهای برشی بتنی به صورت درجا یا پیش ساخته در
محل پروژه تأمین می‌شود.

اجرای ساختمان به روش دیواری

در این روش اجزای تشکیل دهنده سازه ساختمان شامل پی نواری، پنل‌های دیوار و سقف به صورت پیش ساخته است. اتصالات این روش به صورت پیچ و مهره و در مواردی به صورت اتصالات تر است. کلیه بازشوهای در و پنجره و هر نوع داکت برای عبور تأسیسات و حتی محل کلید و پریز و لوله‌های برق از قبل پیشبینی شده و در کارخانه اجرا می‌شوند. در این روش ابتدا یک لایه بتن مگر در زیر پی اجرا می‌شود و روی آن قطعاتی به نام کفشک قرار می‌گیرد. پس از استقرار کفشک‌های شالوده روی بتن مگر، این کفشک‌ها توسط کلاف‌های افقی در دو جهت به یکدیگر متصل می‌شوند. محل اتصال و نحوه اجرای کلاف از قبل پیشبینی شده است. پس از قرار دادن میلگردهای مورد نیاز درون اتصال، بتن‌ریزی انجام می‌شود. این کفشک ها به طور معمول بر روی یک بتن کلاف مسلح پیش ساخته قرار می‌گیرند و اجزای دیگر سازه به واسطه این کلاف به شالوده متصل می‌شوند. شالوده‌ها در ساختمان‌های بتنی پیش ساخته مطابق نقش‌های اجرایی مربوطه به صورت قطعات بتنی مسلح پیش ساخته در کارخانه ساخته و آماده می‌شوند. این قطعات پس از حمل به محل پروژه مطابق نقشه‌های اجرایی بر روی بتن نصب می‌شوند. برای نمای ساختمان می‌توان از یک لایه بتن ساخته شده از سیمان سفید همراه سنگدانه‌های رنگی استفاده و سپس اقدام به ماسه پاشی کرد.

شکل – ساختمان بتنی اجرا شده با قطعات پیش ساخته بتنی

ویژگی‌های سیستم از نظر تأسیسات مکانیکی و الکتریکی

در این سیستم جایگذاری اجزای تأسیساتی در درون قالب دیوار و در واقع پیش از قالب‌بندی بتن‌ریزی انجام می‌گردد. این امر سبب حفظ یکپارچگی دیواره‌ها می‌شود و نیاز به عمل تخریب و ترمیم مجدد دیواره‌ها برای نصب تأسیسات الکتریکی و مکانیکی نیست. البته در صورت نیاز به تعمیر تأسیسات به دلیل مدفون شدن این بخش‌ها در دیواره‌های بتنی که نقش سازه‌ای نیز دارند، مشکلاتی برای بنا ایجاد می‌شود.

بررسی سیستم از نظر هزینه و زمان ساخت

از آن جا که این سیستم از عناصر بتنی تشکیل شده است، میزان مصرف بتن و میلگرد تجهیزات مورد نیاز برای نصب، همچنین حمل قطعات عامل اساسی در برآورد هزینه هستند. اما علاوه بر مصالح مصرفی هزینه عملیات اجرایی نیز باید در نظر گرفته شود. از مقایسه هزینه‌های این سیستم و سایر روش‌ها میتوان نتیجه گرفت که مصرف مصالح در این سیستم بیشتر از سیستم‌های متداول است و در بعضی موارد هزینه‌های ساخت آن نیز اندکی بیش از سایر سیستم‌های بتنی می‌باشد. از سوی دیگر از آن جا که ابعاد و اندازه‌های عناصر در این روش از قبل تعیین شده و محل نصب هر یک به طور کامل مشخص است، این اجزا به راحتی و به سرعت نصب می‌شوند. همچنین به علت نظارت مستمر و دقت در مراحل ساخت و نصب سازهای با کیفیت بالا ایجاد می‌شود و در این سیستم نیاز به قالب بندی در کارگاه وجود ندارد. این عامل باعث صرفه جویی عمده در زمان و هزینه شده و هچنین سبب سهولت در اجرا می‌شود. به علت تولید قطعات در کارخانه این سیستم صنعتی در تمام شرایط جوی قابل اجراست و محدودیتی از لحاظ سرما یا گرمای بیش از حد و تأثیر آنها در عمل‌آوری بتن وجود ندارد. همین عامل باعث کنترل بهتر زمان اجرای پروژه به ویژه در طرح‌های انبوه سازی می‌شود. یکی از مزایای مهم این سیستم سرعت اجرایی بالا و همچنین قابلیت برنامه ریزی دقیق مراحل اجراست. این عامل سبب کاهش ریسک مالی عملیات و کوتاه شدن زمان اجرا و بازگشت سریعتر سرمایه خواهد شد. با توجه به پیش ساخته بودن قطعات در این سیستم میزان نیاز به نیروی انسانی کاهش یافته و در نتیجه نیاز به نظارت کارگاهی و هزینه‌های آن کاهش قابل توجهی خواهد داشت.

بررسی سیستم از نظر مصرف انرژی و عایق بندی صدا

صرفه‌جویی در مصرف انرژی در این روش قبل از همه در مرحله حمل و نقل اتفاق می‌افتد. در هنگام حمل قطعات و مصالح صرفه‌جویی عمده‌ای به دلیل کاهش تعداد تردد واقع می‌شود. همچنین در مراحل نصب سازه عملیات اجرایی بسیار آسان‌تر از سیستم‌های متداول است که سبب کاهش انرژی مصرفی در مرحله اجرا می‌شود. بررسی‌های انجام شده در خصوص عملکرد صدابندی نشان دهنده آن است که در اکثر مواقع دیوار ساخته شده با پنل‌های بزرگ تأمینکننده شرایط مورد نظر از لحاظ عایقبندی صدا نیست و لازم نیست لایه یا لایه‌های تکمیلی برای تأمین حدود تعیین شده در مقررات به دیوار اضافه شود. با اجرای لایه‌های پلاستوفوم در بدنه دیوارها، ساختمان از عایق بندی حرارتی و صوتی مطلوبی برخوردار می‌شود. هر قدر ضخامت دیوار و چگالی سطحی آن بیشتر شود صدابندی افزایش می‌یابد. استفاده از دیوار با دو لایه بتن و عایق حرارتی معدنی در قسمت میانی به نحو قابل ملاحظه‌ای صدابندی را در شرایط عادی افزایش می‌دهد.

کاربردهای مناسب

سیستم پیش ساخته بتنی برای احداث ساختمان‌هایی با کاربردهای زیر، مناسب تشخیص داده می‌شود

ساختمان‌های مسکونی طبقاتی

پارکینگ‌های طبقاتی

سالن‌های صنعتی و ورزشی

کارگاه‌ها، کارخانه‌ها و سالن‌های صنعتی

دیوارهای محوطه

پل‌ها و تقاطع‌های غیرهمسطح

قطعات خاص مانند قطعات پناهگاه

انواع پی‌ها، کانال‌های آب رو با مقاطع مختلف

سقف ‌های مورد استفاده در سالن‌ها با کاربری‌های مختلف و با دهانه‌های بزرگ

انواع قطعات نما

شکل – مهار دیوار پیش ساخته بتنی

الزامات طراحی و اجرا

الزامات، ضوابط و نکات ذیل باید در مراحل طراحی و اجرای سیستم‌های پیشساخته بتنی مورد توجه قرار گیرد رعایت منظم بودن ساختمان در پلان و ارتفاع به رفتار مطلوب ساختمان در برابر زلزله، به نحو موثری کمک می‌کند. به منظور تأمین یکپارچگی در دیافراگم سقف، لازم است در محل اتصال پانل‌های سقف پیش ساخته به تیر نیمه پیش‌ساخته و همچنین اتصال ساده تیر نیمه پیش‌ساخته به ستون پیش‌ساخته، میلگردهای تأمین کننده یکپارچگی اعضا در محل اتصال به طور مناسب طراحی و اجرا شوند. بدیهی است کلیه اعضای اتصال در این نواحی باید دارای مقاومت کافی در برابر تنش‌های مرتبط بوده و با میلگردهای یکپارچه‌ کننده اتصال تکمیل شوند.

شالوده بتن مسلح در این سیستم باید به صورت درجا اجرا شود و اتصال ستون پیش ساخته به شالوده با جزئیات اتصال مناسب طراحی و اجرا شود. در تمامی محورهای عمود بر تیرهای نیمه پیش ساخته، تأمین یکپارچگی سقف به وسیله حداقل یک کلاف بتن مسلح درجا الزامی است. طراحی، ساخت و نصب اعضا و نیز اتصالات قطعات پیش ساخته باید بر اساس مقررات ملی ایران و آئین نامه  ACI 318-05و راهنمای طراحی  PCIانجام شود. بارگذاری ثقلی و لرزه‌ای سیستم باید بر اساس مبحث ششم مقررات ملی ساختمان و استاندارد  2800ایران انجام شود. در کلیه اتصالات خشک، رعایط ضوابط و مقررات مربوط به طراحی اجزای اتصال و مشخصات فنی جوشکاری‌های مربوط به طراحی اجزای اتصال و مشخصات فنی جوشکاری‌های مربوطه بر اساس ضوابط و مقررات آئین‌نامه‌های  AWSو AISC و ASCE07 الزامی است. اجرای این سیستم به عنوان قاب ساختمانی ساده بتن مسلح پیش ساخته به همراه دیوار برشی بتن مسلح متوسط درجا، در کلیه پهنه‌های لرزه خیزی ایران بر اساس استاندارد  2800ایران با رعایت ضوابط و مقررات ملی ساختمان مجاز است. رعایط ضوابط شکل‌پذیری، مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و آئین نامه  ACI 08-08برای دیوارهای برشی بتن مسلح متوسط درجا ضروری است. طراحی و اجرای عناصر کششی به همراه میله‌های مهارکننده مناسب در محل اتصال پنل‌های سقف پیش ساخته به یکدیگر و همچنین در پیرامون بازشوها الزامی است.

وصله ستون‌های بتن مسلح پیش ساخته باید در محلی که تنش‌ها به حداقل می‌رسند، انجام گیرد. همچنین در
طراحی وصله ستون و اتصال پای ستون در نظر گرفتن حداقل مقاومت کششی مقطع مطابق راهنمای طراحی
 PCI-04ضروری است. رعایت تمهیدات لازم متناسب با شرایط مختلف اقلیمی و محیط‌های خورنده الزامی
است. ضروری است اجزای مرزی در لبه‌های دیوار برشی بتن مسلح درجا، فقط به صورت درجا اجرا شوند.
لازم است یکپارچگی اتصال سقف پیش ساخته به دیوار برشی بتن مسلح درجا با انجام محاسبات دقیق در
مرحله طراحی و با پیش بینی اجزای مرزی درجا در مرحله اجرا تأمین شود.

شکل – اتصال دیوار پیش ساخته به دال بتنی پیش ساخته

شکل – اتصال دال بتنی پیش ساخته