ESPACIO Y TECNOLOGÍA:
LA ARQUITECTURA
EN EL ENTORNO DIGITAL
SPACE AND TECHNOLOGY:
ARCHITECTURE IN THE DIGITAL ENVIRONMENT
EÍDOS
UTE
REVISTA
Facultad Arquitectura y Urbanismo
ISSN:1390-5007
N
o
23 • Enero 2024
Créditos
Editor en Jefe
Majid Khorami, Ph.D., Universidad UTE
Editora Asociada
Diana Zuleta, Ph.D., Universidad UTE
Diagramación y diseño
Editorial UTE
Corrección de estilo
Editorial UTE
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Revista EIDOS: eidos@ute.edu.ec
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Facultad de Arquitectura y Urbanismo – FAU Universidad UTE
Matriz: Calle Rumipamba s/n entre Bourgeois y Atahualpa
Teléfono: (593) 2 299-0800
Quito, Ecuador
C
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ROCCHIO, et al. - Convivir en la ciudad: Una reexión sobre la percepción de inseguridad en el espacio público. pp. 03-20 ISSN:1390-5007
ÍNDICE
Dossier
Miscelánea
15
Interactive Oil Spill Management,
Operation and Administration System
Hamid Assilzadeh, Emad Toghroli
25
Exploring Architectural Language
evolution as a consequence of 3D-Printed
Concrete Technology
Giancarlo di Marco, Juan Carlos Dall’Asta
39
Homologación de los conceptos e
instrumentos de planicación en el
Ecuador: los Planes de Uso y Gestión de
Suelo
Katia Paola Barros Esquivel, Wilman Eduardo Aldeán
Aguirre
51
Structural Behaviour of Kenaf Fibre
Lightweight Concrete Beams Modelling
Via FEM-Abaqus
Sayed Javid Azimi, Abdulhai Kaiwaan, Sayed Alem
Azimi
63
Cinco pautas para promover la residencia,
Centro Histórico de Quito, eje 24 de Mayo
Christian Andrés Tello Navarrete, Julio Vega
Betancourt
81
Caracterización mecánica de vigas de
madera laminada encolada (MLE) de
pino producido en Ecuador
Luisa Paulina Viera Arroba, Edisson Javier Maliza
Castro, Richard Darío Mejía Espinosa
89
Structural Behavior of Kenaf Fibre
Reinforced Concrete Beams
Abdulhai Kaiwaan, Sayed Javid Azimi, Sayed Alem
Azimi
97
Análisis del desempeño climático y de
sistemas sostenibles pasivos del hotel
“Ciudad de Catamayo” en el centro de
Catamayo
Patricio R. Simbaña Escobar, María P. Arias Córdova,
Jaime F. Arroba Rodríguez, Cristhian V. García
Arteaga, Melanie G. Obando González
109
Human-computer Interaction (HCI)
Approach to Articial Intelligence in
Education (AIEd) in Architectural Design
Lok Hang Cheung, Juan Carlos Dall’Asta
3
Convivir en la ciudad: Una reexión
sobre la percepción de inseguridad en el
espacio público
Daniele Rocchio, Fernando Xavier Bustamante
Ponce, María Carolina Baca Calderón
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ROCCHIO, et al. - Convivir en la ciudad: Una reexión sobre la percepción de inseguridad en el espacio público. pp. 3-13 ISSN:1390-5007
Resumen:
Este artículo reexiona sobre la percepción de inse-
guridad en el espacio público en Ecuador, sea este
físico o virtual, con enfoque en la ciudad de Quito. El
objetivo es especular sobre la incidencia que tiene la
ciudad como espacio de convivencia y de interacción
interpersonal, en las formas de conducta vinculadas
a la delincuencia. Así, se aporta nuevas reexiones
sobre la importancia de pensar las premisas teóricas
que deben ser consideradas para la conformación del
espacio público. La investigación se lleva a cabo de
forma reexiva, mediante la observación del contexto
ecuatoriano. El caso de estudio se desarrolla en Quito,
en Ecuador, tras el aumento de percepción de inse-
guridad y el aumento de criminalidad que vive el país.
Esta situación ha sido propicia para la aplicación de
los métodos cualitativos de comprensión del fenóme-
no y la consiguiente reexión sobre lo que representa
el espacio en un contexto de inseguridad. El desenla-
ce de la investigación evidencia la importancia de la
materialización de los conceptos de apropiación del
espacio y cómo estos deben ser seleccionados sobre
la base de las necesidades, reales y objetivas, de so-
cialización entre los usuarios. También se hace notar
cómo, para la denición de un espacio percibido como
seguro, el monitoreo no se lo debe entender como con-
trol sino como herramienta de análisis para la mejora
del contexto espacial. Así, esta investigación contri-
buye a identicar las variables y las características de
un espacio seguro y aporta nuevas reexiones en la
comprensión de la inseguridad desde la percepción
de la misma.
Palabras claves: ciudad, inseguridad, espacio público,
convivencia, percepción, Ecuador.
Abstract:
This article reects on the perception of insecurity in
public space in Ecuador, whether physical or virtual,
with a focus on the city of Quito. The objective is to
speculate on the impact that the city has as a space
for coexistence and interpersonal interaction, on the
forms of behavior linked to crime. Thus, new reections
are provided on the importance of thinking about the
theoretical premises that must be considered for the
formation of public space. The research is carried
out reexively, through observation of the Ecuadorian
context. The case study takes place in Quito, in Ecuador,
after the increase in the perception of insecurity and
the increase in crime that the country is experiencing.
This situation has been conducive to the application of
qualitative methods to understand the phenomenon and
the subsequent reection on what space represents in
a context of insecurity. The outcome of the research
shows the importance of the materialization of the
concepts of appropriation of space and how these
should be selected based on the real and objective
needs of socialization among users. It is also noted
how, for the denition of a space perceived as safe,
monitoring should not be understood as control but as
an analysis tool for improving the spatial context. Thus,
this research contributes to identifying the variables
and characteristics of a safe space and provides new
reections on the understanding of insecurity from its
perception.
Keywords: city, insecurity, public space, coexistence,
perception, Ecuador.
1
Daniele Rocchio,
2
Fernando Xavier Bustamante Ponce,
3
María Carolina Baca Calderón
1
LL LiminalLab - Espacios Intermedios (grupo de Investigación), Facultad de Arquitectura y Urbanismo,
Universidad UTE. daniele.rocchio@ute.edu.ec. ORCID: 0000-0002-0414-8681
2
Laboratorio de Estudios Sociales Multidisciplinarios, Universidad UTE. fernando.bustamante@ute.edu.ec.
ORCID: 0000-0001-8828-7728
3
Investigadora independiente. baca.carolina@gmail.com. ORCID: 0009-0008-3221-4106
Convivir en la ciudad: Una reexión sobre la
percepción de inseguridad en el espacio público
Living in the city: A reection on the perception of insecurity
in public space
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Revista Cientíca de Arquitectura y Urbanismo
ISSN: 1390-5007
revistas.ute.edu.ec/index.php/eidos
Recepción: 31, 10, 2023 - Aceptación: 24, 11, 2023 - Publicado: 01, 01, 2024
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ROCCHIO, et al. - Convivir en la ciudad: Una reexión sobre la percepción de inseguridad en el espacio público. pp. 3-13 ISSN:1390-5007
Figura 1. La soledad de los espacios físicos y digitales –
Digital ART + IA Midjourney.
Fuente: D. Rocchio.
1. INTRODUCCIÓN
En los últimos años, Ecuador ha
sido testigo de un notable aumento en
la actividad criminal, que ha ejercido un
impacto substancial sobre la seguridad
y bienestar de sus ciudadanos (El Co-
mercio, 2021; El Universo, 2023; Infobae,
2023). Este incremento se ha manifesta-
do de manera alarmante en un aumento
signicativo de los homicidios, así como
en un crecimiento pronunciado de los
delitos comunes, tales como asaltos,
robos, secuestros, agresiones y hurtos.
Asimismo, episodios de violencia en las
instituciones penitenciarias, junto con
conictos y ajustes de cuentas protagoni-
zados por organizaciones delictivas, han
provocado un considerable número de
víctimas humanas, en ocasiones crean-
do condiciones que semejan un entorno
bélico en ciertas regiones del país. Cabe
destacar que este artículo no se adentra
en un análisis exhaustivo de las causas
subyacentes de este fenómeno, pero re-
sulta imperativo reconocer que se trata
de un problema complejo y polifacético,
que se origina a partir de la interacción
de una multiplicidad de factores.
Cada tipo de delito y sus causas
deben estudiarse de manera diferenciada
y especíca, ya que no todos los crímenes
son iguales ni tienen el mismo origen. La
naturaleza y el origen de un delito pueden
variar considerablemente, lo que requiere
enfoques psicosociales, criminológicos y
antropológicos distintos. Sin embargo, uno
de los factores clave que inuyen en una
amplia gama de comportamientos delicti-
vos es la estructura de los asentamientos
humanos y la forma en que las personas
interactúan con el espacio que habitan.
La sociología urbana y el urbanis-
mo han investigado durante décadas el
impacto de la estructura de los asenta-
mientos urbanos en el comportamiento
colectivo. Se reconoce que la forma en
que los seres humanos se relacionan con
el espacio, y entre sí a través del espa-
cio, es fundamental para comprender los
comportamientos que afectan a la segu-
ridad pública.
En este contexto, este artículo
abordará la importancia del espacio pú-
blico como un elemento fundamental en la
percepción de la inseguridad en Ecuador.
Explorará cómo la conguración y el uso
de los espacios públicos inuyen en la se-
guridad ciudadana y cómo estas formas, a
su vez, son moldeadas por los desafíos de
seguridad a los que se enfrentan los habi-
tantes y sus estrategias para abordarlos.
Se examinará las diferencias en la percep-
ción de la violencia y la inseguridad entre
hombres y mujeres, destacando la violen-
cia de género en el espacio público.
Además, se analizará cómo el reti-
ro de las personas del espacio público en
busca de seguridad se traduce en la de-
pendencia de la vida digital y cómo esta
aparente solución plantea nuevas preo-
cupaciones en términos de privacidad y
seguridad cibernética, poniendo como
elemento de consideración la implementa-
ción de sensores o sistemas de monitoreo
en el espacio público. El artículo también
explorará la contradicción de buscar se-
guridad en espacios privados, en un con-
texto en el cual las instituciones públicas
se perciben como inecaces en la provi-
sión de protección, lo que ha llevado a un
auge en la seguridad privada.
En última instancia, se pretende
abordar las complejas dinámicas que ro-
dean la relación entre la percepción de
inseguridad, el espacio público, la privati-
zación de la seguridad y cómo estas inte-
racciones inuyen en la vida cotidiana de
los habitantes de Quito, una ciudad que
enfrenta desafíos signicativos en términos
de seguridad y convivencia ciudadana.
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2. REFLEXIÓN SOBRE LA SITUACIÓN
ACTUAL
En años recientes el Ecuador se ha
visto afectado por un acelerado aumento
de la criminalidad. Esta se traduce en un
espectacular auge de los homicidios, pero
también por el crecimiento del delito co-
mún: asaltos, robos, secuestros, agresio-
nes hurtos, violencia intrafamiliar (Carrión
Mena, 2023), etc. De manera más trágica,
las masacres carcelarias y los ajustes de
cuentas entre bandas de crimen organiza-
do han producido numerosas víctimas y,
por momentos, una situación casi bélica
en algunas regiones del país.
Estos hechos deben ser vistos
como multicausales (resultado de la ope-
ración de varios factores que operan
asociadamente, en algunos casos o pa-
ralelamente en otros). Por otra parte, es
necesario tener presente que un mismo
delito, aunque puede ser formalmente
igual, puede ser, en distintos casos, de
naturaleza y origen diferente: no es lo mis-
mo un asesinato resultante de una trifulca
familiar, que el ajuste de cuentas entre dos
bandas de crimen organizado transnacio-
nal. El resultado podría llegar a un mismo
epílogo: una muerte. Pero, todo el proceso
y el signicado fenomenológico de ambos
crímenes son muy diferentes y requieren
de tratamientos psicosociales, criminoló-
gicos y antropológicos muy diferentes.
Por cierto, un estudio más riguro-
so del problema requiere que se estudie
cada tipo de delito y cada aljaba de cau-
sas de manera diferenciada y especíca.
Esto, obviamente, es decisivo a la hora de
proponer políticas públicas y respuestas
sociales frente a cada tipo de delito.
Sin embargo, no solo es el caso
que distintos tipos de delito pueden tener
diferentes causas, ni que un mismo deli-
to puede ser el resultado de la operación
de varios factores, sino que también, un
mismo tipo de variables pueden tener in-
cidencia en una amplia gama de fenóme-
nos o acciones. Uno de estos factores, de
consecuencias ramicadas, es la estruc-
tura de los asentamientos humanos y la
manera, forma y estilo de habitar.
La sociología urbana y el urbanis-
mo han sido las disciplinas de análisis y
estudio (desde la Escuela de Chicago),
del impacto que la estructura de los asen-
tamientos urbanos tiene en las conductas
colectivas (Burguess y Bogue, 1967; Park,
1999). Más especícamente, estas disci-
plinas han desarrollado un cuerpo de co-
nocimientos relevante sobre la importan-
cia de la vida urbana y las modalidades de
desarrollo y organización de los espacios
públicos en la promoción o inhibición de
conductas criminales. Por ejemplo, a este
respecto, se puede citar los importantes
trabajos de Jane Jacobs y Richard Senne-
tt, que han permitido desarrollar hipótesis
fructíferas sobre la conexión entre hábitat
y seguridad, entre hábitat y criminalidad o
ausencia de criminalidad (Jacobs, 1993;
Sennett, 1992).
En suma, a estas alturas se consi-
dera que la forma, uso, estructura de las
relaciones que los seres humanos esta-
blecen con el espacio, y entre sí a través
del espacio, son muy importantes a la hora
de realizar cualquier intento explicativo de
las conductas humanas que inciden en la
producción del bien público seguridad.
Por cierto, no se pretende sostener que
este sea el único factor a tener en cuen-
ta; pero, una etiología de la delincuencia y
una pragmática de su control y/o preven-
ción no pueden excluir los factores liga-
dos al uso del espacio y la construcción y
monitoreo del hábitat.
3. EL ESPACIO PÚBLICO COMO
SINÓNIMO DE INSEGURIDAD
En el caso del Ecuador, el actual
pánico social frente al crimen y la violen-
cia, no ha dado lugar a un debate parti-
cularmente atento respecto a la incidencia
que tiene la ciudad como espacio de con-
vivencia y de interacción interpersonal, en
las formas de conducta vinculadas a la de-
lincuencia. La causalidad va en doble sen-
tido: las conductas determinan una forma
de construir, desarrollar, estructurar, utili-
zar y concebir los espacios. De particular
interés es la situación del espacio público,
o las interfases entre el espacio público y
los espacios privados y semiprivados. La
seguridad está condicionada por las for-
mas de uso, gestión y conformación de los
espacios colectivos e individuales, y a su
vez, estas últimas formas, se ven afecta-
das por los desafíos de seguridad que los
habitantes enfrentan.
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No se pretende armar que los es-
pacios privados o semiprivados no pue-
dan ser escenarios y factores a tener en
cuenta a la hora de describir las formas
y tipos de inseguridad que las personas
sufren. Es de más sabido que muchos ti-
pos de violencia ocurren especícamente
en los espacios privados o son facilitados/
posibilitados por las formas de conformar
o usar estas áreas privadas. Ejemplo de
ello son las altas tasas de femicidio y vio-
lencia contra la mujer (Cazar-Cárdenas,
Paredes-Fuerte, 2023).
Sea en el espacio público o pri-
vado, la violencia es una conducta social
y un fenómeno estructural. Pero, particu-
larmente, en el espacio público y semi-
público son varias las formas en que se
maniesta, pues no está alejado de la des-
igualdad y de la violencia de género que
caracteriza a la sociedad. La violencia e
inseguridad urbana tienen diferentes ries-
gos y connotaciones para hombres y mu-
jeres, lo que amerita una mirada respec-
to de las violencias que afectan a ambos
sexos y, a la vez, agrega nuevas condi-
ciones especícas para las mujeres. Por
ejemplo, las agresiones sexuales produci-
das en medios de transporte y en el es-
pacio público a través de piropos, acoso
y hasta conductas que constituyen abuso
sexual, son violencia de género.
Dicho lo anterior, no es posible
soslayar el hecho de que una buena parte
de los problemas de seguridad, motivo de
preocupación para la población, hoy en día
existe en el espacio público o bien como
escenario o bien como base de operacio-
nes y punto de origen de las amenazas. La
conformación del espacio público determi-
na buena parte de las condiciones bajo las
cuales se efectúan las conductas crimina-
les. En la práctica cotidiana, el espacio pú-
blico es una zona plagada de terrores y de
amenazas, al punto de que el mero hecho
de tan solo desplazarse por este espacio,
sea visto como un acto audaz y casi teme-
rario. En contraparte, el espacio privado
es visto como un refugio que proporciona
algún grado de seguridad, aunque cada
vez más se lo vive, usa y equipa como for-
taleza sitiada, como campo atrincherado,
como baluarte que es preciso blindar con
todos los recursos disponibles, al margen
de cualquier norma, reglamento, derecho
de terceros o limitación legal.
En este punto parece enseñorear-
se una especie de ética cívica de estado
de naturaleza, que justica la autoayuda
como ultima ratio moral de la propia pro-
tección. Al habitante radicalmente amena-
zado todo le está permitido en nombre de
su propia sobrevivencia y de la protección
de algunos derechos básicos, un núcleo
duro de derechos mínimos que no van
mucho más allá de los que el contractua-
lismo del siglo XVII ya había consagrado
(Fernández García, 1983).
A tal punto se ha llegado a natura-
lizar esta forma de vivir el espacio público,
que olvidamos o ignoramos, que, en tiem-
pos pasados, y todavía en algunas áreas,
pueblos y comunidades campesinas, el
espacio público es el espacio de la socia-
bilidad por excelencia y de construcción
del tejido social a través de la socializa-
ción de las diferencias y alteridades. Es en
la calle donde la gente se encuentra, hace
sus negocios, establece y cultiva víncu-
los, alianzas, actividades lúdicas, ocio y
conversaciones. Esto es lo que hace a los
espacios extramuros de las viviendas par-
ticulares ser precisamente públicos. Su
carácter está dado principalmente por lo
que se hace en ellos, y su realidad física
se entiende como función y mapa de las
actividades que se anclan allí.
Pero, el connamiento sanitario del
2020 y 2021 fue ya una preguración con-
centrada y extremada de lo que el síndro-
me de la inseguridad genera en amplias
poblaciones humanas (Aguirre Sepulve-
da, Escobar Mena, 2022). De manera in-
advertida este retiro del espacio público
exterior, en búsqueda de la seguridad que
lo privado parecería proporcionar, se de-
rrota a si misma. Se intenta reemplazar la
sociabilidad de los espacios o de los lu-
gares en el espacio, por la sociabilidad
en lugares sin espacio. La digitalización
de la vida y por extensión las interaccio-
nes humanas, parecerían, a primera vista,
proporcionar un lugar virtual que expande
aparentemente y colosalmente las interac-
ciones posibles. El espacio público es re-
emplazado por un cosmos completo que
ya no necesita del espacio físico: se puede
estar en todo momento en cualquier lugar,
en cualquier tiempo. De hecho, podría ser
posible estar en universos distintos al mis-
mo tiempo (¿metaverso?).
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Al menos, se puede vivir en la ilu-
sión que ahora se puede disfrutar de un
espacio público sin peligro, que da casi
todo lo que el viejo espacio proporciona-
ba, pero en una escala cosmopolita glo-
bal, libre de las ataduras de lo local, lo
estrechamente parroquial, de la cercanía
geográca. En esta asepsia del peligro
que el otro ha terminado por representar
en su realidad física e inmediata, se des-
cubre que incluso la mera existencia car-
nal y corporal del otro ser humano es peli-
grosa: la pandemia convirtío, por ejemplo,
a cada uno y a cada cual en un riesgo
mortal por el solo hecho de existir física-
mente. Esto refuerza la tendencia cada
vez más generalizada de que toda reali-
dad humana carnal puede ser fuente de
terrores y de peligros, así como a hacer de
los humanos un germen de amenazas por
el solo hecho de serlo. La presunción de
inocencia es reemplazada por la presun-
ción de peligrosidad (Bude, 2017).
Es aún más curioso que, al alejar-
se del espacio público, se fortalece el en-
cierro en el espacio privado, pero siempre
con la pronta conectividad que brinda In-
ternet, lo cual, de manera ilusoria, abre la
puerta a lo público virtual, a la información
de fácil acceso e incluso a la inteligencia
articial y a la realidad aumentada. Nave-
gar da la sensación de estar afuera, pero
no en la calle.
Desgraciadamente, creer que en
la existencia en el claustro virtual se ha
logrado la seguridad de un mundo priva-
do uterino libre de los miedos del espa-
cio público, resulta ilusorio, pero no es
tan evidente. En efecto, la web no es un
mundo privado: ella está sometida a in-
vasiones y brechas generalizadas y más
potentes que las que podría lograr el más
audaz de los ladrones. La red permite, a
quienes tienen la destreza, tecnología y
recursos, todas las capacidades que no
se hallan equitativamente distribuidas, y a
apoderarse de la vida entera de quienes
han transferido su existencia a las mora-
das digitales.
El ciudadano cree haberse asegu-
rado, rodeando su lugar de residencia con
alarmas, cámaras y guardias, para poder
sumergirse en un mundo hiperprivado, li-
bre de incursiones. Pero no percibe que
ahora está siendo asaltado 24/7 y que los
asaltantes tienen acceso a más que al
efectivo de su billetera: los múltiples asal-
tantes se apoderan de todos sus datos
personales, de cada una de sus acciones,
en un sistema de vigilancia de mil cabe-
zas, que lo despoja ya no de un bien ma-
terial discreto sino del conjunto de la vida,
de los actos, de los pensamientos, de las
palabras, de las imagines: ahora se trata
de un asalto continuo, permanente, inago-
table, completo y totalizante. Ahora los da-
tos valen más y tienen más consecuencias
que cualquier billete, joya o aparato que
el ciudadano pueda portar por la calle. El
dato es el valor más decisivo en la vida
de las personas, y estos datos son perpe-
tuamente conscados a través de la pre-
sencia digital. Se han salvado los muebles
de la casa, pero la existencia completa del
habitante ha quedado entregada a un pú-
blico sin rostro y de insondables poderes.
Ahora el punto no es arrebatar cosas, el
punto es el saber sobre la víctima, porque
todo lo que se sabe de alguien o de algo,
signica poder sobre ese alguien o ese
algo, por parte de quien sabe; peor aún
si ese poder es asimétrico: el sabido no
sabe nada o muy poco de quien lo sabe
(Castells, 2004).
Aunque psicológicamente un cu-
chillo en la garganta parece ser mucho
más traumático, las consecuencias a largo
plazo, en términos de pérdida de sí mis-
mo, de la autonomía, libertad, intimidad,
pertenencia y poder sobre sí, son inni-
tamente más graves en la presunta priva-
cidad del mundo digital. Solo que, como
anteriormente dicho, la víctima no siente,
no sabe, no percibe cómo la gigantesca
araña de la red absorbe toda su existen-
cia y se la expropia haciéndose de todo el
poder sobre su víctima. Al menos al delin-
cuente común existe la posibilidad de ver
y entablar una relación (por distorsionada
que esta sea) con otro que es como yo,
una alteridad corpórea, humana y de car-
ne y hueso.
El ciberespionaje y la ciberexpro-
piación, el ciberpoder y la cibermanipu-
lación ameritan una reexión en términos
de derechos (Tapia Hernández, Ruiz Ca-
nizales, Vega Páez, 2021), en cuanto se
llega hasta una conscación de lo que tie-
nen las personas, probablemente de una
magnitud mucho más grande que cual-
quier asalto callejero, pero al mismo tiem-
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po, inconmensurablemente menos sensi-
ble y por ello mismo más fácil de aceptar,
digerible y normalizable. Se habla así de
un delito perfecto, que cuenta con la ab-
soluta anuencia, conformidad e incluso
deleite de la víctima. Una víctima que no
necesariamente llega a saberse tal, o que,
cuando se sabe tal, es en otro tiempo, su-
cesivo, y de maneras que no son fáciles
de conectar por casualidad con los pro-
cesos de penetración digital en su mundo
de vida, o en lo que de ese mundo de vida
aún no este colonizado de inmediato, rea-
lizado y desarrollado en el espacio virtual.
Con el metaverso, esta distinción comen-
zará a borrarse: ¿Cuál es o será la verda-
dera vida, la realidad eminente que los
fenomenólogos adscribían al mundo de la
existencia cotidiana, en donde se desarro-
lla el sensu comunis de la sociabilidad?
En suma, la retirada del espacio
público material, físico, en búsqueda de
protección ante los peligros que mero-
dean en él, encierra al ser humano en un
mundo privado claustral. En este nuevo
gran encierro, (Foucalt, 1961) buscamos,
con desesperación, reestablecer la cone-
xión con el mundo de la vida común, de
la interacción, de la presencia, y para ello
recurrimos a la manzana paradisiaca de la
vida virtual. Sin embargo, este restableci-
miento digital de lo social entraña, de for-
ma subrepticia, la conscación de mucho
de lo que queríamos proteger con la reti-
rada. Tratando de preservar vida, salud y
propiedad, terminamos perdiendo formas
de propiedad y de vida mucho más cen-
trales y decisivas que las rapiñas perifé-
ricas de la delincuencia común. Y no se
trata tan solo, ni de manera principal del
ciberdelito o de las estafas que acechan
a los incautos que pueblan la red. Se tra-
ta de algo aún más fundamental: el hecho
de que la red misma es un dispositivo de
desposesión del sí mismo de las perso-
nas, por el cual toda la existencia, incluso
en sus más recónditas intimidades, pasa
a ser apropiada por los dueños, porteros,
vigilantes y parásitos del intermundo (Cas-
tells, 2009).
Quién sabe si no existe un juego
de suma cero, entre el Internet y el es-
pacio público material. Quienes protan
de la captura de la atención humana en
la red, desarrollan un interés objetivo en
sacar a la gente de las interacciones en
el espacio de la ciudad. El espacio urba-
no debe hacerse lo más hostil y peligroso
posible, a n de forzar a las personas a
refugiarse en la ciberinteracción y quedar
allí atrapadas. Por ello se dan estrategias
que incluso colonizan desde la virtualidad
el espacio público, penetrando en las in-
teracciones cara a cara, con dispositivos
que de manera continua tientan a las per-
sonas a no prestarse atención, captura-
das como se hallan por el dispositivo. Por
ejemplo, la frecuente experiencia de per-
sonas que cenan en un restaurante y cada
una de ellas interactúa con su respectivo
dispositivo móvil y no con los contertulios:
su presencia compartida se ha reducido
a una mera vecindad física, más no a una
co-presencia social.
Al margen de si existen intereses
materiales concretos interesados en va-
ciar el espacio público físico de la ciudad,
es necesario, sin embargo, hacer aún tres
cosas: primero, describir las formas en
que se produce la reestructuración del es-
pacio urbano, a partir de una forma de ha-
bitar previa, a la que podríamos nombrar
como la forma basal heredada de los pro-
cesos formativos de la sociedad y del há-
bitat hispano-absolutista y sus persisten-
cias republicanas; en segundo término,
mostrar cómo esas formas físicas mapean
determinadas relaciones sociales, econó-
micas y culturales; y, en tercer término,
cuáles serían las fuerzas y causas que
empujan ese proceso de reestructuración
hasta las formas actuales, señaladas por
el espacio público como presencia del
miedo/sospecha.
Por cierto, también se podría rea-
lizar el mismo ejercicio de mapeo con las
nuevas formas de utilización y conforma-
ción del espacio público, y mostrar cómo
esta reestructuración denota, asimismo,
una nueva constitución de las relaciones
sociales predominantes.
4. QUITO, LA CIUDAD QUE CREA
TRINCHERAS URBANAS
Durante la primera mitad del siglo
XX, la ciudad se opuso frente a lo rural y
al campo. Así surgieron las ciudades andi-
nas, como resultado de las estrategias co-
loniales de control territorial y administra-
ción de las poblaciones indígenas. Todo
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esto dio lugar a procesos de movilidad
social y a cambios en los sistemas de re-
presentación y en la vida cotidiana. Quito
no es la excepción.
Quito es una ciudad culturalmente
plural donde conviven y se enfrentan dis-
tintos sujetos sociales. Es una ciudad de
alteridades (Hernández Gutiérrez, 2013).
Se trata de un contexto donde se entrecru-
zan e interactúan historias de vida, memo-
rias, fortunas y desgracias. También es un
espacio de constante enfrentamiento, aun-
que simbólico, entre migrantes, mujeres,
niños, jóvenes y adultos, calles y automóvi-
les, centros comerciales y parques, las pe-
riferias y las altas zonas residenciales. En
la actualidad, todos sus habitantes viven
con miedo a la consabida inseguridad.
Quito es susceptible de varias in-
terpretaciones, no tiene un sentido único.
Es una ciudad estraticada en sus edica-
ciones, abollada de automóviles y motoci-
cletas, y también es patrimonio natural y
cultural. Es un centro político y de conicto
y protesta social.
Quito no es una ciudad para pea-
tones, es la ciudad del fortalecimiento del
espacio privado, y con suerte, semipri-
vado. Una mirada rápida a la ciudad de
norte a sur, evidencia la proliferación de
centros comerciales, locales comerciales,
debilitadas y mal mantenidas paradas de
buses, bancos, restaurantes, instituciones
públicas, parqueaderos, edicios de co-
mercio y vivienda y unos pocos parques.
Las casas que sobreviven pronto serán
consumidas por la ola inmobiliaria, que
sube y baja. La ciudad no tiene continui-
dad ni grandes aceras para los peatones.
Existen barrios residenciales estratica-
dos que con suerte tienen parques o ligas
barriales en buen estado. No obstante, el
centro histórico de la ciudad, en el plano
simbólico, nada marca o llama de manera
particular a la identidad de la ciudad qui-
teña y de su gente.
El comercio ambulante, así como
personas en situación de calle, son otras
de las características de la ciudad. Las
personas vendedoras han aprovechado la
posibilidad de la interacción con la gen-
te para encontrar un ingreso económico
al comercializar cualquier cosa, mientras
en los semáforos, familias de nacionalidad
principalmente venezolana piden, con un
cartel, limosna a los conductores de los
autos y algunos niños, de aquellos que de
forma injusta no van a la escuela, hacen
malabares con pelotas de tenis con la es-
peranza de obtener una moneda. Cada
vez con mayor frecuencia, asoman en las
esquinas artistas en decadencia para to-
car un instrumento o cantar una canción
con un sombrero oscuro en la acera a la
espera del sonido de unos centavos que
chocan con el suelo.
A pesar de la violencia, es un he-
cho que las personas transitan el espa-
cio público. La calle viva, llena de gente,
debe incorporar aceras amplias y activas,
lo cual, por ejemplo, se puede observar
en el bulevar de las Naciones Unidas. Sin
embargo, en la actualidad, los puntos de
encuentro, que favorezcan la realización
de diferentes actividades, no están en la
calle, sino en los centros comerciales que
son lugares semipúblicos, de propiedad
privada. La gente que camina por el bu-
levar no encuentra asientos con sombra o
espacios de estancia que propicien zonas
de descanso dentro del particular sol qui-
teño de medio día, y menos aún hay es-
pacios de socialización. A pesar de que
los pasos cebra están bien diferenciados,
los semáforos no tienen en cuenta tiempos
lentos, sino que están adecuados a una
movilidad rápida; por ejemplo, no se con-
sidera la velocidad peatonal de mujeres
que van con sus hijos pequeños en brazos
o en coche, embarazadas o que utilizan
tacones y no hay consideración alguna
tampoco para las personas con diferentes
capacidades.
Quito no es una ciudad que se la
disfrute caminando. El Centro Histórico
que hoy tiene una transformación turísti-
ca, y los habitantes, tristemente, poco a
poco, han preferido salir de allí, o los bu-
levares como el de las Naciones Unidas
que son un sitio de tránsito, son lugares
de no encuentro en el espacio público.
La ciudad no ofrece seguridad o, mejor
dicho, no crea las condiciones para sen-
tir seguridad. Entonces, lo que sucede es
que las áreas residenciales se aíslan, se
encierran y según el capital económico
y social, se organizan para garantizarse
seguridad privada, con lo cual se pierde
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la vida de barrio que incluye cuidados
mutuos y solidarios.
El terror a la criminalidad impulsa
el abandono de los espacios públicos y
del barrio, que es otra sede de la socia-
bilidad. No se trata en este caso del gran
encierro que describe Foucault (Foucalt,
1961), reriéndose a la decisión absolutis-
ta de crear el asilo o manicomio: espacio
cerrado donde se concentran las perso-
nas denidas como alienadas. Es la gu-
ra inversa: ahora son solo los enajenados
(temerarios, imprudentes, inconscientes)
quienes se quedan y se atreven aún, pre-
cisamente en la medida de su locura, a
poblar el espacio público.
En cambio, es cosa de cuerdos y
cosa prudente, razonable, propia de per-
sonas capaces de autocuidado, el que-
darse en casa protegidos por dispositivos
que son el reverso de los dispositivos de
la prisión: estos antes se volcaban hacia
adentro del espacio para evitar que el
interior contaminara y amenazara el ex-
terior. En cambio ahora, las murallas, cer-
cas, alambres de púas, cadenas, alarmas
y todas las mejoras que la imaginación o
tecnología ha introducido para actualizar
los antiguos y sórdidos dispositivos pa-
nópticos (no es casualidad que una de las
herramientas predilectas del nuevo ciuda-
dano encerrado, sean precisamente las
cámaras de seguridad que constituyen un
multiplicador potente de los ojos del cen-
tinela), se vuelcan hacia afuera, previnien-
do la contaminación del adentro por la lo-
cura, sinrazón y peligro de lo externo. Este
nuevo gran encierro es el imago en espejo
del de la época de Luis XIV: ahora los sa-
nos, sensatos, honorables están aislados,
y el amenazante mundo de la sinrazón se
apropia de la ciudad y de los espacios,
donde merodea lo inquietante y lo temible.
Pero surgen nuevas paradojas en
la quiteñidad: la retirada hacia los espa-
cios privados se acompaña de una deses-
tatalización de la protección. Y son pocos
quienes depositan su conanza en que
las instituciones públicas estén en condi-
ciones de proporcionar la protección es-
perada. El voto de desconanza hacia el
Estado se expresa en la explosión vertigi-
nosa de la seguridad privada. Esta puede
ser mercantil, por la vía de la contratación
de personal armado/uniformado, los guar-
daespaldas personales o grupales, o ser-
vicios de auxilio y emergencia empresa-
riales; o bien, para quienes carecen de los
medios para comprar ayuda, el desarrollo
de comités de vigilancia barriales, alarmas
comunitarias, guardias o rondas comuni-
tarias, proto-milicias étnicas o comunales
o el desarrollo de guardias informales que
ejercen funciones paraestatales (vacunas,
extorsión, cuotas etc.), y se proporcionan
servicios en un espacio de mercado negro
de la seguridad. Tal vez, y sin proponér-
selo, estos grupos más o menos armados,
son pequeños embriones de Estado, que,
si hemos de creer a autores como Charles
Tilly, muestran la verdad profunda y oculta
del origen del Estado como una organiza-
ción extorsiva (Tilly, 2002). Las vacunas,
cada vez más cercanas a Quito, no son
sino el rostro incipiente y de pie descalzo
de los impuestos: la sacrosanta columna
vertebral de la capacidad estatal para
ejercer un poder coercitivo preeminente
en su jurisdicción.
La privatización de los espacios
y la privatización de la seguridad, ahora
con rumbo al digital y a la inteligencia arti-
cial, van de la mano y ahondan el vacia-
miento del ámbito público y del espacio
público. Pero, las contradicciones no ter-
minan allí. Las personas y las familias, o
lo que queda de la organización familiar,
se atrincheran en espacios de clausura y
buscan protegerse en la privacidad. Hay,
sin embargo, una necesidad psico-antro-
pológica de sociabilidad. Las mínimas fa-
milias contemporáneas, encerradas en los
espacios cada vez más claustrofóbicos
que la especulación inmobiliaria va deter-
minando, no ofrecen esa salida social, no,
al menos, en grado suciente. Peor aún,
una sociabilidad enclaustrada y sobre la
cual se ciernen paredes asxiantes y as-
xiadas, transforma a la convivencia en
un calvario psicológico, en una forma de
tortura penitenciaria o en una realización
distopíca de la oscura fantasía sartriana,
que dene al inerno como la forzada y
perpetua presencia de los demás (Conde,
2020).
Para más prueba basta remitirse a
los efectos traumáticos que los perversos
connamientos impuestos durante la últi-
ma pandemia Covid-19 desencadenaron
en las poblaciones afectadas (Ballena et
al., 2021). No es este el momento de ha-
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cer la lista detallada y pormenorizada de
estos impactos, pero queda claro que la
profunda perturbación de la sociabilidad
tuvo consecuencias dramáticas en la se-
guridad, en la violencia, en la destrucción
del tejido social y familiar, en la calidad de
la convivencia humana y, por supuesto, en
la denición misma de espacio público de
agregación.
5. DISCUSIÓN
Cabría culminar estas reexiones
preguntándonos sobre posibles futuros al-
ternativos: ¿Existe una ciudad posible no
distópica, que permita volver a constituir
lo público en el espacio y el espacio como
público? O sea, retomar la vieja tradición
fundante de la ciudad como lugar de en-
cuentro, de diálogo, de convivencia, de
civilidad y de creación cultural. Por cierto,
se debería, en tal caso, mostrar por qué el
retorno del espacio público, del espacio
de la cive, del ágora, de la plaza, no es
simplemente una nostalgia sin esperanza
y un propósito meramente reaccionario.
Ante esta inquietante posibilidad
se puede contraponer la alternativa: una
ciudad dividida en tres espacios: un es-
pacio teóricamente público, convertido en
baldío incógnito televigilado y administra-
do desde el 911; unos espacios privatiza-
dos, como resultado del esfuerzo de las
personas y de las familias por expandir el
ámbito de su putativa seguridad y gestio-
nado por una seguridad privada cada vez
más armada y numerosa; y, nalmente un
espacio pretendido como privado, cibervi-
gilado y administrado por los servicios de
inteligencia globales y las grandes empre-
sas digitales.
Más aún, es posible que a esta
división tripartirta de la futura ciudad
(¿distópica?) se agreguen los metaver-
sos y las realidades paralelas, las cuales
constituyan una privacidad de segundo
orden: unas vidas análogas que comple-
menten, substituyan o reemplacen a la
vida de la antigua realidad eminente co-
tidiana (Schutz, 2008). Pero, este cuarto
ámbito no ofrece garantía alguna de que
no será sino expansión de la privacidad
vigilada y que no implicará una ulterior
y radical deslocalización y desmateria-
lización post-espacial de la vida social.
¿En qué sentido puede aún haber ciu-
dad en un universo donde la interacción
se da entre avatares que ya no están en
el espacio físico de los cuerpos, sino en
un postespacio que no tiene más cuerpo
que la densidad de la data?
Estas son las preguntas que nece-
sitamos de manera apremiante enfrentar:
¿hay posible ciudad futura, o debemos
acostumbrarnos a la idea de que, al me-
nos tal como la entendimos históricamen-
te, solo habrá un baldío peligroso cada
vez más abandonado, salvo por los dis-
positivos de control y supervisión? ¿Tiene
aún sentido pensar la interacción humana
en los marcos conceptuales de la polis y
de los cuerpos que la tejen, o se debe en-
tender que los cuerpos ya no son impor-
tantes como puntos focales de encuentro,
y tan solo como plataformas receptoras/
emisoras/almacenadoras de terabits? Y
tal vez, incluso más adelante será, quien
sabe, posible dispensarse de los cuerpos
y trasladar fuera del lugar toda vida huma-
na (Han et al., 2013).
Estas preguntas son por lo general
pertinentes para todo el complejo civiliza-
torio contemporáneo, pero revisten espe-
cial ecacia en el caso de ciudades aque-
jadas por fuertes crisis de seguridad, que
agudizan de forma apremiante la inminen-
cia de las preguntas y de las respuestas
correspondientes. ¿Cómo se puede abor-
dar respuestas a la crisis de la conviven-
cia urbana y de lo público ciudadano, en
el contexto nacional? ¿Es posible ir más
allá de los reejos condicionados de las
reacciones represivas/policiales/carcela-
rias/panópticas? ¿Se puede fundamentar
proyectos de avenencia asentados en la
recuperación de la conanza, la conviven-
cia, la convivialidad y la paz interpersonal?
Pero, para llegar a plantear todo
esto, es necesario iniciar con un trata-
miento de los procesos históricos-trans-
formativos mencionados más arriba: ¿De
dónde viene el contexto socio-espacial?
¿Cómo cambia? ¿Por qué cambia? Y, -
nalmente, ¿Qué es la ciudad ahora y qué
sostiene este estado vigente de cosas?
EL propósito de este artículo, no es agotar
todas estas preguntas, sino iniciar el trata-
miento y consideración de cada un de las
cuestiones por ellas suscitadas.
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6. CONCLUSIÓN
Las reexiones presentadas en
este artículo, sugieren que la inseguridad
en la ciudad ha llevado a un retraimiento
de la vida pública y al fortalecimiento del
espacio privado físico, lo que a su vez ha
tenido un impacto negativo en la sociabili-
dad y la calidad de vida de los habitantes.
Uno de los aspectos clave que
emerge es la percepción generalizada
de inseguridad en el espacio público. Las
personas evitan transitar por áreas urba-
nas, lo que a menudo se percibe como
una zona plagada de terrores y amena-
zas. Este fenómeno reeja la profunda in-
uencia de la inseguridad en la experien-
cia de los ciudadanos y su relación con el
espacio público.
Además, se observa que la priva-
tización de la seguridad se ha convertido
en una estrategia común para las perso-
nas y las comunidades que buscan pro-
tegerse. Esto se maniesta en la prolife-
ración de servicios de seguridad privada,
alarmas comunitarias y comités de vigi-
lancia barriales. Así, la conanza en las
instituciones públicas de seguridad se ha
erosionado, lo que ha llevado a un aumen-
to en la seguridad privada, la autorregu-
lación comunitaria y la vigilancia digital.
Sin embargo, un espacio percibido como
seguro puede apoyarse en el monitoreo,
pero no se lo debe entender como control
sino como herramienta de análisis para la
mejora del contexto espacial.
La relación entre la privatización
de la seguridad y la privatización del es-
pacio público es evidente. Las personas
tienden a refugiarse en espacios cada vez
más cerrados y digitales, lo que disminuye
la sociabilidad y la vida de barrio. La falta
de espacios públicos accesibles y segu-
ros ha contribuido a esta tendencia. Esta
situación plantea preguntas importantes
sobre el papel del Estado en la garantía
de la seguridad y la promoción de la vida
pública en la ciudad.
La inseguridad también ha tenido
un impacto en la sociabilidad. La falta de
espacios públicos acogedores y seguros
ha llevado a un retraimiento de la vida pú-
blica y a una disminución de la calidad de
la convivencia. Esto se observa en la fal-
ta de lugares de encuentro y de estar en
el espacio público y la creciente depen-
dencia de centros comerciales y espacios
semipúblicos como alternativas. Es funda-
mental, en este sentido, repensar el rol del
usuario como un observador que proyecta
el espacio que requiere. Observar y pro-
yectar se unen en un único ejercicio prác-
tico (Rocchio, Domingo Calabuig, 2023),
que tiene como n la apropiación.
Por último, es importante destacar
que la pandemia del Covid-19 exacerbó
estos problemas al imponer connamien-
tos y restricciones que limitaron aún más la
sociabilidad y la interacción en el espacio
público. Esto tuvo efectos traumáticos en
la población y resaltó la importancia de la
sociabilidad y la vida pública en la ciudad.
En resumen, como conclusión, se
subraya la compleja relación entre la in-
seguridad urbana, la privatización del es-
pacio público y la disminución de la so-
ciabilidad en Quito. Estos puntos tienen
implicaciones importantes para la plani-
cación urbana y la formulación de políti-
cas públicas, destacando la necesidad de
promover un espacio público accesible,
seguro y acogedor que fomente la convi-
vencia y la vida de barrio en la ciudad.
7. REFERENCIAS
Aguirre Sepúlveda, A. N., y Escobar Mena,
L. A. (7 de junio de 2022). La violencia in-
trafamiliar en la primera etapa de la pande-
mia Covid-19 en Colombia. https://reposi-
tory.urosario.edu.co/handle/10336/34428
Ballena, C. L., Cabrejos, L., Davila, Y.,
Gonzáles, C. G., Mejía, G. E., Ramos, V.,
Barboza, J. J., Ballena, C. L., Cabrejos, L.,
Davila, Y., Gonzales, C. G., Mejía, G. E., Ra-
mos, V., y Barboza, J. J. (2021). Impacto del
connamiento por Covid-19 en la calidad
de vida y salud mental. Revista del Cuerpo
Médico Hospital Nacional Almanzor Agui-
naga Asenjo, 14(1), 87-89. https://doi.org/
10.35434/rcmhnaaa.2021.141.904
Bude, H. (2017). La sociedad del miedo
(A. Ciria, Trad.). Herder Editorial.
Burguess, E., y Bogue, D. (Eds.). (1967).
Escuela de Sociología de Chicago.
13
EÍDOS 23
2023
ROCCHIO, et al. - Convivir en la ciudad: Una reexión sobre la percepción de inseguridad en el espacio público. pp. 3-13 ISSN:1390-5007
https://es.wikipedia.org/w/index.php?tit-
le=Escuela_de_Sociolog%C3%ADa_de_
Chicagoyoldid=147847082
Cardozo Beltrán, A. A. (2023). L’imaginai-
re y el descubrimiento sartreano. Estudios
de Filosofía, (67), 149-165.
Carrión Mena, F. (2022). La violencia en el
Ecuador, una tendencia previsible. Ecua-
dor Debate, 117, 15-40
Castells, M. (2004). La era de la informa-
ción: Economía, sociedad y cultura. Siglo
XXI.
Castells, M. (2009). Comunicación y po-
der. Alianza Editorial.
Cazar-Cardenas, I., y Paredes-Fuer-
tes, F., (2023). El femicidio y su injusti-
cia ante el crecimiento de la violencia en
el Ecuador. 593 Digital Publisher CEIT,
8(2-1), 409-418 https://doi.org/10.33386/
593dp.2023.2-1.1734
Conde, P. (2020). ¿El inerno son los
otros? Cómo releer a Sartre en tiempos
de coronavirus, a 40 años de su muerte.
https://www.clarin.com/cultura/cuaren-
ta-anos-jean-paul-sartre-filosofo-compro-
metido-simbolo-epoca_0_mE5thPyO6.html
EL Comercio. (2021). La violencia en
Ecuador aumentó en el 2020, hubo más
sicariatos y asesinatos. https://www.elco-
mercio.com/actualidad/seguridad/muer-
tes-violentas-ecuador-aumento-2020.html
EL Universo. (2023). Ecuador es el país
latinoamericano donde más crecieron las
muertes violentas. https://www.eluniverso.
com/noticias/seguridad/asi-estan-las-ci-
fras-de-la-inseguridad-en-el-primer-se-
mestre-del-2022-comparadas-con-los-
tres-anos-previos-nota/
Fernández García, E. (1983). El contrac-
tualismo clásico (siglos XVII y XVIII) y los
derechos naturales. Anuario de derechos
humanos, 59-100.
Foucault, M. (2015). Historia de la locura
en la época clásica. Fondo de cultura eco-
nómica
Han, B. C., Gabás, R., y Han, B. C. (2013).
La sociedad de la transparencia (1a. ed.).
Herder.
Hernández Gutiérrez, J. (2013). ¿Qué tan
extraño es el extraño?: consideraciones
de la otredad en Simmel, Sennett y Bau-
man (Artículos). Relacso, 3, http://hdl.
handle.net/10469/7301
Infobae. (2023). Ecuador es el país la-
tinoamericano donde más crecieron
las muertes violentas. Infobae. https://
www.infobae.com/america/america-lati-
na/2023/01/17/ecuador-es-el-pais-latinoa-
mericano-donde-mas-crecieron-las-muer-
tes-violentas/
Jacobs, J. (1993). The death and life of
great American cities (Modern Library ed).
Modern Library.
Park, R. E. (1999). La ciudad y otros en-
sayos de ecología urbana. Ediciones del
Serbal, S. A.
Rocchio, D. y Domingo-Calabuig, D.
(2023). The pre-design phase in the
post-catastrophe intervention process.
The case of Chamanga, Ecuador. Bitá-
cora Urbano Territorial, 33(3). https://doi.
org/10.15446/bitacora.v33n3.109378
Schutz, A. (2008). El problema de la reali-
dad social. Amorrortu Editores España SL.
Sennett, R. (1992). The conscience of the
eye: The design and social life of cities
(1. paperback ed). Norton.
Tapia Hernández, E. F., Ruiz Canizales, R.,
y Vega Páez, A. (2021). La importancia de
la ciberseguridad y los derechos humanos
en el entorno virtual. Misión Jurídica, (20),
142–158. doi:10.25058/1794600x.1912
Tilly, C. (2002). Violència, terror i política.
L’espill, 17-27.
14
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ASSILZADEH, H., TOGHROLI, E. - Interactive Oil Spill Management, Operation and Administration System. pp. 15-24 ISSN:1390-5007
1
Hamid Assilzadeh,
2
Emad Toghroli
1
Facultad de Arquitectura y Urbanismo, Universidad UTE. hamidassilzadeh@calut.au.
ORCID: 0000-0002-7546-2723
2
Department of Civil Engineering, Calut Company Holding. toghroli@calut.au. ORCID: 0009-0001-6279-3806
Interactive Oil Spill Management, Operation
and Administration System
Sistema interactivo de gestión, operación y administración
de derrames de petróleo
EÍDOS N
o
23
Revista Cientíca de Arquitectura y Urbanismo
ISSN: 1390-5007
revistas.ute.edu.ec/index.php/eidos
Recepción: 10, 10, 2023 - Aceptación: 24, 11, 2023 - Publicado: 01, 01, 2024
Resumen:
Este artículo presenta un sistema de gestión de derra-
mes de petróleo que es interactivo y en tiempo real. El
sistema utiliza módulos de desarrollo de aplicaciones
y geobases de datos, que se integran con los siste-
mas de comunicación por Internet. Está diseñado para
cubrir todas las etapas de la gestión de derrames de
petróleo, incluso antes, durante y después de un ac-
cidente. El sistema se puede vincular con varios sa-
télites, sistemas de monitoreo aéreo y dispositivos te-
rrestres, a través de sistemas de comunicación, para
facilitar la alerta temprana de derrames de petróleo, el
análisis de situación, el análisis de riesgos, el análisis
de daños, el monitoreo y la gestión en tiempo real. Los
componentes del sistema incluyen una base de datos,
un repositorio central, modelos de desastres, comando
y control, y esquemas de comunicación. Este artículo
ilustra la conjunción de software y hardware con una
variedad de modelos y tecnologías para el monitoreo y
gestión de derrames de petróleo en tiempo real.
Palabras clave: derrame de petróleo; gestión; sistema
de soporte de decisiones; diseño de sistemas geo-
máticos.
Abstract:
This paper presents an oil spill management system
that is interactive and real-time. The system uses geo-
database and application development modules that
are integrated with internet communication systems. It
is designed to cover all stages of oil spill management,
including before, during, and after an accident. The
system can be linked with various satellites, airborne
monitoring systems, and ground devices through
communication systems to facilitate oil spill early
warning, situational analysis, risk analysis, damage
analysis, monitoring, and management in real-time. The
components of the system include a database, central
repository, disaster models, command and control,
and communication schemes. This paper illustrates the
conjunction of computer software and hardware with a
variety of models and technologies for real-time oil spill
monitoring and management.
Keywords: Oil Spill; Management; Decision Support
System; Geomatic System Design.
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ASSILZADEH, H., TOGHROLI, E. - Interactive Oil Spill Management, Operation and Administration System. pp. 15-24 ISSN:1390-5007
1. INTRODUCTION
Oil spill hazard is an event that
occurs suddenly and has complex impli-
cations. It leads to the loss of animal life,
property damage, environmental degra-
dation, and signicant disruptions to lo-
cal activities. Addressing such incidents
requires extensive resources, equipment,
skills, and coordinated efforts from multi-
ple agencies. The vulnerability to oil spills
varies across regions, but a substantial
part of the country is exposed to these
hazards, which can have far-reaching
socio-economic consequences and ad-
versely impact coastal communities.
While many contingency plans
and procedures for oil spill management
and relief are not standardized, some
emergency response agencies have ad-
opted systematic and computer-based
approaches for oil spill monitoring and
detection. Various computer-based emer-
gency response procedures are available
in the market, each offering different func-
tionalities for oil spill emergency response.
However, the diversity of databases with
different formats poses challenges in in-
tegrating these systems into a unied
framework for oil spill contingency. Conse-
quently, the lack of compatibility between
platforms, database formats, and system
congurations hampers effective oil spill
contingency efforts. Furthermore, most of
these systems operate ofine, providing
results that are not in real-time. Conse-
quently, utilizing these systems for oil spill
emergency response can be complicated,
costly, inefcient, and time-consuming.
Note that while these systems have
their limitations, they still play a crucial role
in mitigating the impact of oil spills and fa-
cilitating emergency response efforts.
NOAA Emergency Response Di-
vision (ERD) has recently adopted a suite
of modules tailored to oil spill trajectory
modeling and emergency response [1].
These modules, namely Computer-Aided
Management of Emergency Operations
(CAMEO) and General NOAA Operational
Modeling Environment (GNOME), are spe-
cically designed to support rst respond-
ers and emergency planners [2]. The in-
tegration of these modules is a signicant
milestone in the advancement of oil spill
emergency response technology in Can-
ada. However, there is still more work to
be done.
The GNOME trajectory model is
renowned for its impeccable algorithmic
performance. However, the user’s exper-
tise is crucial in conguring the model to
operate in diagnostic mode for spill re-
sponse. Despite the integration of these
two systems into a unied platform, they
do not encompass all the prerequisites for
oil spill management and emergency re-
sponse. A comprehensive system for oil
spill management should encompass all
the necessary procedures and information
required before, during, and after disas-
ters occur.
Oil Spill Information System (OSIS)
and Shoreline Oil Cleanup Recovery and
Treatment Evaluation System (SOCRA-
TES) are two systems developed by BMT
Marine Information Systems Limited and
AEA Technology PLC to facilitate oil spill
contingency planning [3]. While OSIS is
employed for oil spill trajectory simulation,
SOCRATES serves as a tool for contingen-
cy planning, providing detailed insights
into coastal characteristics, sensitive sites,
access points, and equipment bases. The
system boasts a robust database encom-
passing oil types and weather information,
along with commendable functionalities
for oil spill contingency. However, it still
lacks certain essential requirements nec-
essary to coordinate disaster mitigation
and relief operations. Authorities require
more comprehensive information pertain-
ing to disasters to enhance preparedness
levels concerning disaster planning and
execution of mitigation measures.
To improve readiness for handling
oil spill disaster events, disaster teams
require a real-time data transaction infra-
structure. An operational oil spill disaster
data processing and dissemination system
is needed to support all operational mitiga-
tion and relief procedures during oil spill di-
saster contingency [4]. The system should
be based on proven disaster models and
methodologies such as GNOME & CAM-
EO. It should also include an interactive
system that covers real-time disaster man-
agement, operation, and administration.
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ASSILZADEH, H., TOGHROLI, E. - Interactive Oil Spill Management, Operation and Administration System. pp. 15-24 ISSN:1390-5007
The optimal design method for oil
spill contingency planning should cover all
stages of disaster mitigation support. This
paper investigates this topic and explains
ve major components in the system struc-
ture graphically. It also discusses major di-
saster models and disaster management
components required to cover all proceed-
ings of monitoring, assessment, mitigation,
and management before, during, and after
an accident happens.
2. PROPOSED SYSTEM DESIGN
There are ve main components
of an efcient contingency system for oil
spills. These components are as follows:
Database: It serves as a repository for all
the information required to model oil spills.
Early Warning System: It provides re-
al-time early warning information.
Disaster Modules: They provide all the nece-
ssary disaster products and information.
Command & Control System: It enables
disaster management and administration.
Communication Systems: They allow
mutual communication to disseminate
data among authorized people and disas-
ter players in the elds.
Figure 1 graphically illustrates the
major components of an interactive re-
al-time disaster management, operation,
and administration scheme.
Figure 1. Major components of an interactive real-time oil
spill management, operation and administration system,
Source: Authors.
The system consists of the following
components: a) Alert System: It provides
early warning information in real-time. b)
Databases: They serve as repositories for
all the information required to model oil
spills. c) Disaster Models: They provide
all the necessary disaster products and
information. d) Command & Control Sys-
tem: It enables disaster management and
administration. e) Communication System:
It allows mutual communication to dissem-
inate data among authorized people and
disaster players in the elds.
Figure 2 illustrates a list of data,
models, and products required for an oil
spill management, operation, and admi-
nistration system The functionalities of
each system component are as follows:
Figure 2. List of data, models and products required for an oil spill management, operation and administration system,
Source: Authors.
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ASSILZADEH, H., TOGHROLI, E. - Interactive Oil Spill Management, Operation and Administration System. pp. 15-24 ISSN:1390-5007
Alert System
The alert system is a crucial compo-
nent of the system that provides real-time,
medium-term, and long-term early warning
information to enable rapid response to oil
spill events. The system aims to provide
timely alerts for oil spill incidents, catering
to real-time, medium-term, and long-term
requirements The system receives infor-
mation about oil spill location through its
communication infrastructure and lever-
ages various data sources such as GIS
data, remotely sensed data, and monitor-
ing technologies like deployed sensors
and observant systems. The Environmen-
tal Sensitivity Index (ESI) map serves as a
long-term early warning system for oil spill
risk, while trajectory simulation results over
this map offer medium-term risk early warn-
ing. Disaster models play a crucial role in
providing essential disaster products and
information. The Command & Control Sys-
tem facilitates disaster management and
administration. The Communication Sys-
tem enables authorized personnel and
disaster players to exchange data effec-
tively. In summary, the alert system is an
essential tool that provides timely alerts for
oil spill incidents, catering to real-time, me-
dium-term, and long-term requirements. It
leverages various data sources such as
GIS data, remotely sensed data, and mon-
itoring technologies like deployed sensors
and observant systems. The Environmen-
tal Sensitivity Index (ESI) map serves as
a long-term early warning system for oil
spill risk, while trajectory simulation re-
sults over this map offer medium-term
risk early warning. Disaster models play a
crucial role in providing essential disaster
products and information. The Command
& Control System facilitates disaster man-
agement and administration. The Commu-
nication System enables authorized per-
sonnel and disaster players to exchange
data effectively.
Database
To ensure effective situational anal-
ysis and disaster modeling, an integrated
database plays a pivotal role in consolidat-
ing input data from various agencies and
departments. These entities act as custo-
dians for essential information required for
oil spill modeling, assessment, and emer-
gency response. The integrated database
serves as a centralized repository, facili-
tating seamless access to crucial data. It
encompasses a wide range of information,
including weather data, sea states, and
other relevant parameters. While some of
this information is linked to the database
online and in real-time, other pre-existing
data is readily available for analysis. The
database structure includes spatial and
tabular information, which are indispens-
able for the oil spill disaster management
process. All processed data resulting from
disaster modeling and analysis is meticu-
lously stored within the database, ensuring
its availability for retrieval by authorized di-
saster players.
Disaster Models
Disaster models play a pivotal role
in oil spill disaster management by pro-
viding essential information about oil spill
locations, trajectory, risk areas, damaged
areas, and emergency response. These
models are primarily developed within
the Geographic Information System (GIS)
framework to generate accurate informa-
tion and products for oil spill disaster sce-
narios [5]. Additionally, there are models
that operate outside the GIS environment
but are compatible with various GIS en-
gines, such as OSIS, Oil Spill Risk Analysis
(OSRA) model, and GNOME [6], [7]. Re-
gardless of the specic application mod-
ules employed for oil spill modeling and
analysis, the resulting products can be
seamlessly integrated into an integrated
oil spill disaster management, operation,
and administration system database (Or-
acle 10g). This integration is facilitated by
ESRI’s ArcSDE and Feature Manipulation
Engine (FME) software. ArcSDE serves
as an advanced geographic application
server for relational databases, enabling
efcient management of geographic in-
formation within a database server and
seamless data sharing across all ArcGIS
applications. On the other hand, FME pos-
sesses the capability to integrate diverse
geographic features with geographic in-
formation analysis software.
The integrated database is a crit-
ical component of the system that plays
a pivotal role in situational analysis and
disaster modeling. It serves as a central-
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ized repository for input data from various
agencies and departments that act as
custodians for essential information re-
quired for oil spill modeling, assessment,
and emergency response. The database
encompasses a wide range of information,
including weather data, sea states, and
other relevant parameters. While some of
this information is linked to the database
online and in real-time, other pre-existing
data is readily available for analysis. The
spatial and tabular information required
for the oil spill disaster database is listed
in Table 1 [8]. All processed data result-
ing from disaster modeling and analysis is
meticulously stored within the database,
ensuring its availability for retrieval by au-
thorized disaster players.
Table 1. List of disaster products
and functionalities
Disaster
Products
Functionalities
Oil Spill Location
Map
Shows Location Of The
Disaster And Oil Spill Extents
Oil Spill Trajectory
Map
Shows The Next Destinations
Of Oil Spillage Based On
Time Interval
Oil Spill Risk Map
Shows Area At Risk By
Current Oil Spillage And
Sensitivity Of The Area
Oil Spill
Emergency
Response Map
Shows Important Information
For Disaster Mitigation
Such As Location Of
Disaster Support Centers,
Settlements, Road Networks
And Access Point To
Disaster, Location Of Jetties,
Etc.
Oil Spill Affected
Area Map
Shows Affected Or
Damaged Area By Oil Spill
Command and Control
The Command and Control Sys-
tem plays a pivotal role in facilitating
disaster management, operation, and
administration based on the output prod-
ucts generated by oil spill disaster mod-
els. It encompasses various components
and functionalities that contribute to the
seamless coordination of response efforts
(Table 2).
To ensure effective disaster re-
sponse, relevant disaster products can be
conveniently loaded through the internet
portal. These products serve as valuable
references for disaster responders, en-
abling them to make informed decisions
and take appropriate actions. The system
further streamlines the process by provid-
ing relevant commands and tasks through
forms, emails, or messages. Pre-designed
forms are an integral part of the command
and control system, ensuring that each
authorized person receives customized
forms tailored to their specic responsibil-
ities and tasks.
The Command and Control Sys-
tem is designed to provide comprehen-
sive support for disaster management,
operation, and administration. It leverages
the output products generated by oil spill
disaster models to facilitate effective de-
cision-making and response coordination.
By offering a user-friendly internet portal,
the system enables disaster responders
to access relevant disaster products con-
veniently. These products serve as es-
sential references, equipping responders
with valuable insights into the situation at
hand. Additionally, the system streamlines
communication channels by providing
commands and tasks through various me-
diums such as forms, emails, or messag-
es. This ensures that authorized personnel
receive clear instructions tailored to their
specic responsibilities and tasks.
Table 2. Command & Control System
Components and Functionalities
Command &
Control System
Components
Functionalities; Provide
Tasks or Information
About:
Alert Messages
Disaster Event, Danger,
And Warning Notication
(SMS, Email, Portal)
Disaster Reports
Oil Spill Situational,
Damage, Victim,
Evacuation, Etc.
Human Resources
Contact Person,
Ofcers On Duty, Role
& Responsibilities, Task
Assigned, Directive &
Feedback, Designation,
Etc.
Inventory
Availabilities, Request,
Approval, Receive,
Utilization, Allocation,
Return, Etc
Support Center
Capacity, Location,
Distribution, Type
(Evacuation, Operation And
Relief), Usage
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Communication System
The communication system’s core
infrastructure is an internet portal that ef-
fectively manages all incoming and outgo-
ing transactions while enabling real-time
communication among various disaster
players. This portal also serves as a robust
platform for distributing data to individuals
such as shermen and other stakeholders
involved in coastal areas, including hotels,
resorts, tourism areas, and villagers. These
diverse groups have distinct requirements
concerning details and response times re-
lated to oil spills.
To cater to emergency needs, a
dedicated portal manager oversees the
on-scene commander and personnel man-
agement in the eld. Their primary respon-
sibility revolves around organizing all eld
activities and providing comprehensive
support for activity planning, logistics, and
resource allocation. Portal managers can
hail from different organizations, including
control centers, civil protection agencies,
local administrators, technical or scientic
personnel, or operators in a call center.
The internet portal is designed to
be highly intuitive and user-friendly, ensur-
ing seamless navigation for all authorized
users. It offers a wide array of features and
functionalities that empower disaster play-
ers to effectively communicate and col-
laborate in real-time. The portal’s robust
architecture enables it to handle large vol-
umes of data while ensuring optimal per-
formance and reliability.
In addition to facilitating real-time
communication, the internet portal also
serves as a centralized repository for criti-
cal information related to oil spills. It lever-
ages advanced data management tech-
niques to store and organize vast amounts
of data from various sources. This com-
prehensive database enables authorized
users to access up-to-date information re-
garding oil spill locations, trajectory analy-
sis, risk areas, damaged areas, and emer-
gency response protocols.
Furthermore, the internet portal
plays a crucial role in disseminating vi-
tal information to stakeholders involved
in coastal areas. By leveraging its exten-
sive network connectivity, the portal en-
sures that relevant data reaches individ-
uals such as shermen, hoteliers, resort
owners, tourism operators, and villagers
promptly. This timely information empow-
ers these stakeholders to make informed
decisions and take appropriate actions
based on the specic requirements of
their respective roles.
Overall, the internet portal rep-
resents a cornerstone of the communica-
tion system deployed for oil spill disaster
management. Its robust infrastructure and
comprehensive feature set enable seam-
less collaboration among disaster players
while ensuring efcient data distribution
across various stakeholders. By leverag-
ing cutting-edge technologies and best
practices in data management, the portal
serves as a reliable platform for real-time
communication and information exchange
during critical situations.
2. SOFTWARE AND HARDWARE
CONFIGURATION
To congure the proposed oil spill
management, operation, and administra-
tion system, a wide array of software and
hardware components are employed.
These components play a crucial role in
facilitating various aspects of the system,
including disaster modeling, data pro-
cessing, data storage, data interchange,
data transfer, and decision support. Fig-
ure 3 provides an overview of the main
software and hardware components pro-
posed for the integrated oil spill disaster
management, operation, and administra-
tion system.
a) Disaster Data Processing Modules:
One of the key components is the
Disaster Data Processing Modules. These
modules encompass all the software re-
quired for oil spill modeling and data pro-
cessing. Among the most popular software
utilized for GIS and spatial data process-
ing and image analysis are ArcGIS and
Geomatica. Depending on the source of
early warning systems and oil spill detec-
tion devices, these software modules can
be seamlessly integrated with other appli-
cation development software.
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ASSILZADEH, H., TOGHROLI, E. - Interactive Oil Spill Management, Operation and Administration System. pp. 15-24 ISSN:1390-5007
b) Central Repository System:
The Central Repository System is a
comprehensive infrastructure that encom-
passes computer servers and database
storage servers. These servers are de-
signed to store both geo-spatial data and
non-spatial databases, ensuring the avail-
ability of essential information for oil spill
disaster management. The Central Re-
pository System is equipped with various
software components, including the Arc-
GIS license manager, ArcSDE, and FME
software. ArcSDE plays a crucial role in fa-
cilitating two-way data transition between
application development and database
servers within the ArcGIS environment.
This seamless data exchange ensures
optimal synchronization and accessibility
of critical information. On the other hand,
FME serves as a powerful data exchange
system capable of extracting, translating,
transforming, integrating, and distributing
spatial data across more than 200 GIS,
CAD, raster, and database formats.
The Central Repository System
represents a cornerstone of the integrated
oil spill disaster management, operation,
and administration system. It provides a
centralized storage solution for geo-spatial
data and non-spatial databases, ensuring
that all essential information is readily avail-
able for analysis and decision-making. By
leveraging advanced software compo-
nents such as ArcSDE and FME, the Cen-
tral Repository System enables seamless
data transition and exchange between
various modules within the system. This
efcient data ow enhances collaboration
among different stakeholders involved in
oil spill disaster management while ensur-
ing optimal performance and reliability.
c) Command and Control System:
The Command and Control System
plays a pivotal role in facilitating seamless
communication and coordination between
the portal system, data processing mod-
ule, and central repository system. It serves
as a vital bridge, enabling the smooth ow
of spatial data and information across var-
ious components of the integrated oil spill
disaster management, operation, and ad-
ministration system.
To ensure efcient data exchange,
the Command and Control System lever-
ages ArcGIS and Internet-based GIS ca-
pabilities within the portal environment.
This integration enables the seamless
transfer of spatial data and information
using ArcIMS. By harnessing these ad-
vanced technologies, the Command and
Control System ensures that critical data is
readily accessible to authorized personnel
across different modules of the system.
Furthermore, the Command and
Control System offers robust mechanisms
for transmitting data through the portal.
It leverages Domain Name Server (DNS)
and Lightweight Directory Access Proto-
col (LDAP) to facilitate secure and reliable
data transfer. These protocols ensure that
data from the Command and Control Sys-
tem is seamlessly transmitted through the
portal, enabling authorized users to ac-
cess up-to-date information promptly.
d) The Portal system:
Manages all incoming and outgo-
ing transactions. The Portal server struc-
ture is based on JAVA Enterprise Edition
(J2EE™) 1.4, which denes the standard
for developing multi-tier enterprise appli-
Figure 3. Oil spill management, operation and
administration system conguration, Source: Authors.
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ASSILZADEH, H., TOGHROLI, E. - Interactive Oil Spill Management, Operation and Administration System. pp. 15-24 ISSN:1390-5007
cations. J2EE simplies enterprise appli-
cations by basing them on standardized,
modular components, by providing a com-
plete set of services to those components,
and by handling many details of applica-
tion behavior automatically. Portal systems
are equipped with Messaging Server,
DNS, and LDAP.
e) The Messaging Server
Is a high-performance and highly
secure messaging platform that provides
extensive security features to help ensure
the integrity of communications through
user authentication, session encryption,
and appropriate content ltering to help
prevent spam and viruses. The Messaging
Server provides secure, reliable messag-
ing services for entire oil spill players and
command and control communities.
f) The DNS Server:
Provides fast, secure, high-speed,
and high-bandwidth multiple Web transac-
tions connectivity and networking.
g) The LDAP Server
Provides a central repository for
storing and managing identity proles, ac-
cess privileges, application, and network
resource information.
4. SYSTEM ANALYSIS
The system is designed to evaluate
the capability of oil spill disaster players
through a core operation and administra-
tion system at the disaster management
center. It provides early warning, detection,
monitoring, and mitigation functionalities in
the event of an oil spill disaster. The system
includes oil spill disaster models designed
to produce situational information through
thematic products required in oil spill man-
agement and emergency response. Figure
4 shows the data ow diagram through dif-
ferent system components.
In the Central Repository System,
data collections have to be carried out
based on the specication of thematic lay-
ers required for oil spill disaster through
relevant agencies before a disaster hap-
pens. This will be prepared through down-
loading and uploading utilities. All of the
gathered data requires pre-processing,
which includes image pre-processing and
enhancement, vectorization, interpreta-
tion, and extracting related features and
converting them to an appropriate data
format for modeling. Finally, all pre-pro-
Figure 4. Integrated oil spill disaster management, operation and administration system data ow, Source: Authors.
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ASSILZADEH, H., TOGHROLI, E. - Interactive Oil Spill Management, Operation and Administration System. pp. 15-24 ISSN:1390-5007
cessed data will be stored into a database
and will be ready to get utilized by specic
disaster models.
Oil spill disaster modeling and
analysis will proceed by using available
models to achieve disaster products im-
mediately after an oil spill disaster hap-
pens. All the data stated will be modeled
based on their particular models to gen-
erate various types of thematic products.
The major models/systems for oil spill di-
saster are shown in Figures 2 and 4.
One of the major advantages of
this system in comparison with other ex-
isting oil spill management systems is its
command and control module for oil spill
emergency response. The Command and
Control System is like an oil spill opera-
tion and administration ofce that enables
the disaster responders to have thematic
products and information on the current
oil spill event integrated with decision sup-
port. The system includes but is not limited
to the following sub-components.
a) Alert System: The Alert System uses
Email and SMS through Portal.
b) Disaster Operation: Disaster Operation
includes Situational Reporting, Request for
Resources, and Fill in Command Forms.
c) Disaster Declaration: Disaster Decla-
ration includes Incident Report, Red Alert,
and Thematic Products.
d) Correspondence: Correspondence in-
cludes Notication, SMS, Email, Contract
Directory, and Discussion Board.
e) Database Administration: Database
Administration includes Inventory Man-
agement, Organization Management, Fa-
cility Management, Human Resource Man-
agement, and Document Management.
f) Disaster Administration: Disaster Ad-
ministration includes Assign Privileges,
Resource Management, Task Manage-
ment, and Activate Operation Centers.
One of the advantages of this sys-
tem design is having a mutual commu-
nication through the internet portal. The
system can also implement other commu-
nication infrastructures. Situational data
from elds or disaster players can be sent
to the disaster operation and administra-
tion ofce for evaluation, updating the-
matic products, and decision making. The
portal system facilitates all functionalities
described for the command and control
system through forms, reports, emails,
messages, and other utilities. It is simply a
web page with several security levels that
allows accessibility to different people on
the ground like public, players, managers,
and VIPs to different data related to the oil
spill. The portal system is the core com-
munication system between all mentioned
parties involved with the disaster.
5. CONCLUSION
The system designed in this pa-
per is a solution to incorporate the dis-
tinct systems currently used for oil spill
management and make them a unique
multi-functional oil spill management sys-
tem. This makes the operational oil spill
management real-time, more efcient,
and systematic. It covers all aspects of
oil spill management before, during, and
after oil spill events, including disaster
warning, mitigation, communication, as-
sessments, documentation, and data re-
pository. The system can reduce warn-
ing alert and emergency response time.
The system can be easily integrated into
all available systems currently used for
oil spill monitoring and management like
GNOME & CAMEO or other new technol-
ogies to facilitate robust real-time and in-
teractive emergency response for oil spill
accidents. Oil spill response agencies
such as Canada-US Joint Marine Pollu-
tion Contingency Plan (CCG & USCG),
Environment Canada (EC), and other or-
ganizations can easily join their system
to this new web-based technology for
better and efcient oil spill management
and response. Finally, this architect de-
sign for oil spills can be used to develop
other disaster applications. By linking all
disaster applications like ood, landslide
forest re, and tsunami, the system can
be converted into a centralized multi-di-
saster support system [9], [10]. The sys-
tem design is exible for adding any oth-
er functionality needed for supporting oil
spill disasters.
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6. REFERENCES
Assilzadeh, H., Mansor, S. B. & Ibrahim,
H. M. (2001). Petroleum Hazards Manage-
ment by Geomatic Systems, Proceeding
of Asian Conference of Remote Sensing
ACRS 2001 (pp. 358–363). Singapore.
Assilzadeh, H., de Groot, W. J., Levy, J.
K. (2012). Spatial modelling of wildland re
danger for risk analysis and conict reso-
lution in Malaysia: linking Fire Danger Ra-
ting Systems (FDRS) with Wildre Threat
Rating Systems. Geocarto International
27(4), pp. 291-313.
Assilzadeha, H., Zhongb, Z., Kassab,
A., Levyc, J. (2010). Development of an
even-driven and scalable oil spill monito-
ring and management system. Canadian
Geomatics Conference and ISPRS Techni-
cal Commission I Symposium.
Beegle-Krause, C. J. (March 26.29, 2001).
General NOAA Oil Modeling Environment
(Gnome). A New Spill Trajectory Model,
Proceedings of IOSC 2001. Vol. 2, pp.
865-871. Tampa, FL, St. Louis, MO: Mira
Digital Publishing, Inc.
Beegle-Krause, C. J., & O’Connor, C.
(2005). Gnome Data Formats and asso-
ciated example data les. Seattle: NOAA
Ofce of Response and Restoration, Emer-
gency Response Division (formerly Hazar-
dous Materials Response Division).
Beegle-Krause, C. J., O’Connor, C., Wata-
bayashi, G., Zelo, I. & Childs, C. (June 5-7,
2007). NOAA Safe Seas Exercise 2006:
new data streams, data communication
and forecasting capabilities for spill fore-
casting, Proceedings of AMOP 2007. Ed-
monton, Alberta, Canada.
Brimicombe, A. (2003). GIS, Environmen-
tal Modelling and Engineering. Taylor &
Francis.
Leech, M., Walker, M., Wiltshire, M., &
Tyler, A. (1993). OSIS: A Windows 3 oil spi-
ll information system, Proceedings of 16th
Arctic Marine Oil Spill Program Technical
Seminar (pp. 549-572). Calgary: Canada.
Price, M. J., Johnson, R. W., Marshall, F.
C., Zhen-Gang Ji & Rainey, B. G. (2003).
Overview of the Oil Spill Risk Analysis
(OSRA) Model for Environmental Impact
Assessment. Spill Science & Technology
Bulletin 8(5-6), pp. 529-533.
Zhong, Z., Jing, N., Gao, Y., Jha, M. N.,
Kassab, A. S., Assilzadeh, H. (2015). An
active real-time system for oil spill detec-
tion and information distribution. 2nd Inter-
national Conference on Information Scien-
ce and Control.
25
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2023
DI MARCO, G., DALL’ASTA, J. - Exploring Architectural Language evolution as a consequence of 3D-Printed Concrete Technology. pp. 25-38 ISSN:1390-5007
1
Giancarlo di Marco,
2
Juan Carlos Dall’Asta
1
Xi’an Jiaotong – Liverpool University. Giancarlo.DiMarco@xjtlu.edu.cn. ORCID: 0000-0001-6339-7517
2
Xi’an Jiaotong – Liverpool University. juancarlos.dallasta@xjtlu.edu.cn. ORCID: 0000-0002-8600-2757
Exploring Architectural Language evolution as a
consequence of 3D-Printed Concrete Technology
Exploración de la evolución del lenguaje arquitectónico como
consecuencia de la tecnología de concreto impreso en 3D
EÍDOS N
o
23
Revista Cientíca de Arquitectura y Urbanismo
ISSN: 1390-5007
revistas.ute.edu.ec/index.php/eidos
Resumen:
La convergencia de la innovadora tecnología de im-
presión 3D y las mezclas de concreto de alto rendi-
miento, introducen un posible cambio de paradigma
en el diseño arquitectónico y en toda la industria de
arquitectura, ingeniería y construcción (AEC), y abor-
dan cuestiones importantes como la implementación
de la Construcción 4.0 (equivalente a la Industria 4.0
para la construcción) y la sostenibilidad. El proyecto
de investigación en curso forma parte de un esfuerzo
interdisciplinario e internacional, articulado en la inter-
sección de la Arquitectura y la Ingeniería Civil, con tres
proyectos nanciados que buscan denir, en primer
lugar, una justicación para las aplicaciones industria-
les del concreto impreso en 3D (3DPC); y, en segundo
lugar, el valor arquitectónico de esta tecnología rela-
tivamente nueva. La investigación se lleva a cabo en
colaboración con un empresario industrial especializa-
do en la impresión de concreto en 3D a gran escala, lo
cual permite evaluar la viabilidad de los resultados de
la investigación a escala industrial. Este artículo infor-
ma sobre las primeras fases de la investigación, que
consisten en la producción y prueba de especímenes
de 3DPC, con diferentes tipos de mezcla de concre-
to, y explora el impacto transformador de 3DPC en el
lenguaje arquitectónico, considerando sus dimensio-
nes estéticas, funcionales y culturales. A través de una
revisión de la literatura, y al examinar los estudios de
caso, marcos teóricos y prototipos, este artículo abre
una reexión sobre las implicaciones de aplicar esta
tecnología innovadora a la expresión arquitectónica y
a las conguraciones espaciales.
Palabras clave: concreto impreso en 3D; fabricación
robótica; lenguaje arquitectónico, materialidad, textu-
ra en 3D.
Abstract:
The convergence of innovative 3D printing technology
and high-performance concrete mixes introduces a
potential paradigm shift in architectural design and
the entire Architecture Engineering Construction
(AEC) industry, addressing important issues like the
implementation of Construction 4.0 (the equivalent of
Industry 4.0 for construction) and Sustainability The
ongoing research project forms part of an articulated
interdisciplinary and international endeavour at the
intersection of Architecture and Civil Engineering, with
three funded projects aiming to dene rstly a rationale
for the industrial applications of 3D-printed concrete
(3DPC) and secondly the architectural value of this
relatively new technology. The research is conducted
in collaboration with an industrial partner specializing
in large-scale concrete 3D printing, making it possible
to assess the feasibility of the research outcomes at
the industrial scale. This article reports on the rst
phases of the research, consisting in the production
and testing of 3DPC specimens with different types of
concrete mix, and explores the transformative impact
of 3DPC on the architectural language, considering its
aesthetic, functional, and cultural dimensions. Through
a literature review, examining case studies, theoretical
frameworks, and prototyping, this paper opens a
reection on the implications of applying this innovative
technology to architectural expression and spatial
congurations.
Keywords: 3D-printed concrete; robotic fabrication;
architectural language, materiality, 3d texture.
Recepción: 16. 09, 2023 - Aceptación: 28, 11, 2023 - Publicado: 01, 01, 2024
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1. INTRODUCTION
By aiming to the integration of
aesthetic values with the structural per-
formance of 3DPC elements, this project
plants a more holistic approach to archi-
tectural and structural design, bridging the
gap between construction disciplines and
aiming towards a unied design-to-build
approach that includes construction site
management.
3DPC is a relatively new technol-
ogy that allows the creation of complex
structures by deposition of layers (Xiao et
al. 2021). The behaviour of 3DPC is differ-
ent from traditional casted concrete: the
layered and non-orthotropic structure of
the built element, together with the material
deposition process, make combining con-
crete with other materials capable of re-
sisting tensional forces a challenging task.
Attempts have been made to create con-
crete mixes that transmit tensional stresses
between the layers, usually through small
pieces of shear-resisting materials such as
carbon bre (Melenka et al. 2016). Howev-
er, this method only partially addresses the
issue of non-homogeneity of the material,
thus resulting in an unforeseeable diffused
weakness of the 3D-printed element.
Therefore, at least at present,
3DPC structures rely primarily on the ma-
terial’s compression-only resistance, lim-
iting the design possibility to a relatively
small range of non-load-bearing elements
(Quan et al., 2022) or to emulating tradi-
tional structural elements (Di Marco et al.,
2023).
From a structural point of view,
considering 3DPC as a potentially free-
form stone, it is possible to imagine com-
plex compression-only structural elements
obeying the same principles adopted in
the Romanic and Gothic styles and, more
recently, in Antoni Gaudi’s work (Figure 1).
Lastly, it is interesting to recognise
the aesthetic value of 3DPC and its lay-
ered texture, witnessing and resembling a
production process that stays visible once
the concrete element is nished, but also
the innite possibilities and spatial con-
gurations deriving from the absence of
formworks and the direct creation of the
desired shape.
Figure 1 Antoni Gaudi, columns in the Sagrada Familia
https://www.theguardian.com/artanddesign/2020/apr/03/antoni-gaudi-sagrada-familia
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2. RESEARCH METHODOLOGY
This research project lies at the in-
tersection between structural performance
and aesthetics: one is essential for the oth-
er. That is why the rst part of the research
focuses on assessing the performance of
3DPC. Once the performance has been
assessed and benchmarked then it will be
possible to explore the architectural value
of 3DPC as a construction material.
We can identify three different
phases, each one characterised by spe-
cic research questions.
Phase 1 – Materials benchmarking
• What is the actual performance of
3D-printed concrete compared with
traditional casted concrete?
• What is the strength of the steel/con-
crete bond in steel-reinforced 3D-
printed concrete elements?
With two different types of concrete
mix, robotic fabrication, large-format 3D
printers and a bespoke 500-ton hydraulic
press, this research project aims to cover
the entire design, production and testing
cycle of 3DPC structural elements, starting
with the study of an optimised beam.
The rst step is the benchmarking
of the materials involved.
Some tests had already been con-
ducted on one of the two concrete mixes.
Unfortunately, it turned out that the speci-
mens used during the tests were casted
and not 3D-printed: this alters completely
the nature of the specimen (continuous
and orthotropic instead of discontinuous
and non-orthotropic) and its structural
performance.
Each concrete mix has been used
to create 20 fully 3D-printed specimens
(20x20x20cm) (Figure 4) to evaluate their
compression resistance and 10 fully 3D-
printed specimens (20x20x20cm) with
one 40cm rebar installed for 20cm inside
the specimen to test the rebar/concrete
bond.
Figure 2 3DPC specimen used for compression tests.
Photo by the authors.
The rst batch of tests has shown
that the compressive strength is higher in
absolute value when the load is applied
perpendicularly to the deposition lay-
ers of the specimen. Although this result
was predictable, it’s important to observe
how the number of specimens qualifying
as M20 (grade 20, suitable for reinforced
concrete applications) were 10, 5 of which
were subject to load applied perpendicu-
larly to the layers and 5 to load coplanar
with the layers. This circumstance makes it
necessary to conduct additional extensive
compression tests.
Phase 2 – Computational Design of 3DPC
elements
• Is it possible to improve the struc-
tural performance of 3DPC elements
through computational design strat-
egies?
Computational methods allow for
designing structural elements and simulat-
ing their physical and structural behaviour
under specic load congurations, thus
evaluating their performance.
This phase will consist of the design
and topological optimisation of a structural
element created in Rhinoceros and Grass-
hopper with additional tools such as Karam-
ba3D for structural analysis.
Topological optimization allows re-
ducing the quantity of compression-resis-
tant material inside the structural element,
removing it from those areas in which com-
pression stress is not present or is reason-
ably negligible. The criteria for dening
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the threshold of compression resistance
for the optimised volume come from the
benchmarking of concrete mixes.
The computational model will con-
sider the mechanical properties of the con-
crete mixes used in the research project.
When the computational model will
be ready, we nally aim to explore compu-
tational design methods to integrate archi-
tectural value into the structural elements
in three different ways:
• The creation of informed patterns and
textures on the elements’ surfaces.
• Playing with continuity to create
seamless structural elements merg-
ing the vertical and horizontal ones.
• Playing with spatial congurations
of non-load-bearing lightweight ele-
ments – the same topological optimi-
sation can help dene the voids ratio
in non-load-bearing elements.
Together with the industrial part-
ner, some tests have been conducted us-
ing large-format concrete 3D printers to
create different types of complex shapes.
Counting on the availability of a known
concrete mix with specic rheology, and
pushing the cartesian 3D printers beyond
their conventional use for 3DPC (horizon-
tal layering), we have achieved the results
shown in the following images.
The most promising result for this
phase of the experimentation on 3DPC
aesthetic is shown in the following image
(Figure 6), where non-planar 3DPC lay-
ers where deposited by operating the 3D
printer simultaneously in the X, Y, and Z
directions (3 axes instead of 2½) and con-
stantly adjusting the speed and material
ow to obtain every time a continuous de-
posited layer.
The methodology employed to in-
vestigate the relationship between tech-
nological evolution and the evolution of ar-
chitectural language, specically focusing
on the impact of 3DPC technology is struc-
tured around several key components, in-
Figure 3 3DPC three-dimensional pattern
Photo by the authors.
Figure 4 Non-planar concrete 3D printing
Photo by the authors.
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cluding data collection, data analysis, and
theoretical frameworks.
Data collection includes:
• Literature Review to establish a
comprehensive foundation for our
research, we conducted an exten-
sive literature review. This involved
the examination of peer-reviewed
articles, books, conference papers,
and reports related to architectural
evolution, technological advance-
ments, and 3DPC.
• Case Studies to gain empirical in-
sights into the impact of 3DPC on
architectural language, we selected
a series of relevant case studies.
These case studies encompassed
a range of architectural projects and
applications of 3DPC; the selection
criteria included diversity in design
approaches, technological integra-
tion, and geographic location.
• Qualitative Data Analysis to scruti-
nize the collected data from the case
studies. We utilized thematic analy-
sis to identify recurring patterns,
themes, and concepts within the ar-
chitectural projects. This process in-
volved coding and categorizing data
to extract meaningful insights into
how 3DPC has inuenced architec-
tural language, including changes
in form, materiality, and design pro-
cesses.
• Comparative Analysis to discern
commonalities and distinctions
among the selected case studies.
This approach enabled us to draw
parallels between different archi-
tectural contexts, identifying over-
arching trends and variations in the
impact of 3DPC on architectural lan-
guage.
3. 3D-PRINTED CONCRETE
TECHNOLOGY
The rst concrete 3D printer dates
back to 2007 when the Italian engineer En-
rico Dini created the D-Shape, a cartesian
large-format 3D printer with a work area of
6x6m.
3DPC is commonly achieved by
deposition of layers, and it is made by
moving an extruder in the X, Y and Z di-
rections while pumping a concrete mix
through the nozzle (Figure 2).
Figure 5 Robotic 3D printing
Photo by the authors.
Apart from technicalities, the pro-
cess relies on gravity, so the extruded
concrete mix falls on the building platform.
Then, subsequent layers are stacked on
top of the previous ones for the same natu-
ral principle. For this reason, voids cannot
be created directly, and some support
material or device is needed to hold the
concrete layers on top of the void. In stan-
dard Fused Deposition Modeling (FDM)
3D printing, the use of Polyethylene Tere-
phthalate (PET) lament makes it possible
to bridge relatively long spans without any
support because the thin plastic extrusion
solidies immediately. Concrete mix, on
the contrary, remains wet and uid for a
relatively long time, making it only possible
to extrude on existing and stable supports.
From the material perspective, us-
ing a 3-5cm nozzle demands particular
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attention. Concrete mix must ow through
the nozzle, which makes using standard
mixes impossible due to the size of the
aggregate. The use of smaller aggregates
makes the concrete mix even more uid,
thus affecting rheology (critical for the 3D
printing process) as well as the nal per-
formance of the architectural element.
The research on materials for 3D
printing has already produced some re-
sults in the form of high-performance con-
crete mixes. Nevertheless, performance-
wise, concrete is compression-resistant
and it is challenging to combine it with
other materials that would provide the nec-
essary strength to resist tensional forces.
Fibres are the most promising
solution to address the tensional stress.
However:
• bres do not create continuity be-
tween the deposited layers;
• the homogeneous concrete mix with
embedded bres cannot provide the
necessary differentiated behaviour
required by the non-uniform distri-
bution of stresses within a structural
element.
Parallel to the production technol-
ogy background, another important con-
tribution to the research on 3DPC comes
from the development of computational
technologies and methods.
The increased computational pow-
er makes it possible to conduct digital
experiments and simulations with a good
level of precision in terms of correspon-
dence to real physical behaviors and sys-
tem dynamics (Di Marco, 2018; Tedeschi
& Lombardi, 2018).
The benets deriving from digital
simulation regard the possibility to reduce
the quantity of prototypes, physical mod-
els and laboratory tests, as well as the
possibility to run optimisation iterations ex-
ploring new possibilities for materials dis-
tribution within the structural elements and
a general better performance.
This project aims to analyse and
optimise the production processes of
steel-reinforced 3D-printed high-perfor-
mance concrete elements to push the lim-
its of concrete 3D printing applications. By
using computational design methods for
optimising the layout of concrete and re-
bars, longer spans, higher structural per-
formance, and a better architectural de-
sign can be achieved while lowering the
time and costs of building complex archi-
tectural shapes.
Special consideration will be given
to adding architectural value to the struc-
tural elements.
As with every new technology,
3DPC is still evolving and is now emulat-
ing the traditional construction language:
columns, walls (Figure 3).
Figure 6 3D-printed walls
Photo by the authors.
The technical feasibility of com-
pression and shear-resisting 3DPC struc-
tural elements opens up new, challenging
applications for the construction industry,
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creates a new path for architectural and
structural design and opens the gates of
specialisation and experimentation (Sa-
bate et al., 2003) to concrete 3D printing,
at the same time addressing the actual -
nancial and sustainability issues deriving
from the use of concrete.
4. EVOLUTION OF ARCHITECTURAL
LANGUAGE AND TECHNOLOGY
The symbiotic and fascinating
relationship between architectural lan-
guage and technological progress has
been a dening characteristic of the
built environment’s evolution, a narrative
able to represent human evolution. This
research focuses on the trajectory of ar-
chitectural language, highlighting key
moments where technological advance-
ments catalysed transformative shifts in
design paradigms.
Throughout history, architectural
language has been closely in dialogue with
the technological capabilities of its time;
from the very beginning, human beings, as
constructors of the built environment, ex-
plored how their primordial achievements
laid the foundation for the fusion of form
and function, setting a precedent for future
technological inuences. The advent of
the Industrial Revolution in the 18th centu-
ry heralded a new era of architectural pos-
sibilities. With the proliferation of iron and
steel, architects created daring structural
designs that deed gravity; the rise of sky-
scrapers, bridges, and other monumental
structures that demonstrated the marriage
of technological innovation and architec-
tural expression witnessed the fascinating
relationship between technology and lan-
guage as a representation of incalculable
culture. Architecture becomes a revelation
of what humanity is able to achieve through
the transformation of the built environment.
The 20th century expresses a mo-
ment of discontinuity from historical ar-
chitectural styles, driven by technological
breakthroughs and shifting societal val-
ues. The Bauhaus movement, emphasis-
ing functionalism and efciency, exempli-
ed how technological advancements in
materials and construction techniques in-
uenced architectural aesthetics and gave
birth to Modernism’s minimalist language.
Digital Revolution and Compu-
tational Design, from the early 21st cen-
tury, marked the emergence of the digital
revolution, introducing computational de-
sign tools that transformed the architec-
tural landscape. Pioneers like Frank Gehry
demonstrated to the world the power of
digital modelling and parametric design
to conceive complex geometries that were
previously unreachable, shifting the focus
towards algorithmically generated forms
that seamlessly integrate with technologi-
cal advancements. Today, the integra-
tion of cutting-edge technologies, such
as 3DPC, continues to redene architec-
tural language. Architects and designers
are inuenced by technology and use it
as a canvas to explore novel design para-
digms, incorporating technology into their
designs to express cultural narratives and
push boundaries.
The relationship between architec-
tural language and technological evolution
is a dynamic and cyclical process, often
characterised by three recurring phases:
emulation, specialisation, and experimen-
tation. Concrete, as a versatile building
material, provides an excellent case study
of how these phases are continually revis-
ited. (Di Marco et al., 2023).
The emulation of established ar-
chitectural forms and practices is a con-
stant thread in the history of concrete in
architecture. Technological emulation can
be found in early concrete structures; we
can refer for example, to the Roman Pan-
theon, where were emulated traditional
architectural elements like the dome. The
Pantheon’s concrete dome replicated the
signicance of classical temples while un-
derstanding the material’s unique capa-
bilities. This phase represents the ongoing
inspiration drawn from historical and cul-
tural contexts.
Innovations in concrete technolo-
gies came through the specialisation phase
as its technology evolved. Architects ap-
proached the specialisation phase, focus-
ing on comprehending the unique proper-
ties of the material. The late 19th and early
20th centuries saw specialisation in con-
crete construction, with the development
of reinforced concrete. Architects like
Auguste Perret and Le Corbusier special-
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ised in using reinforced concrete to cre-
ate structures with thin, expressive shells
and innovative spatial congurations. This
specialisation phase signies architects’
increasing expertise in manipulating con-
crete’s structural potential.
Pushing boundaries has always
been an obsession of creatives; the ex-
perimentation phase has been a mirage
of concrete’s architectural journey. Archi-
tects continually push the boundaries of
what is achievable with concrete. Around
eight decades ago, architects like Os-
car Niemeyer experimented with expres-
sive, sculptural forms made possible by
reinforced concrete. His design for the
National Congress in Brasilia exemplies
how concrete’s plasticity and structural
versatility encourage architectural experi-
mentation. Experimentation is an ongoing
cycle as architects continually challenge
conventions with concrete’s evolving tech-
nological capabilities. The masterpieces
by Felix Candela represent a milestone of
this phase.
This article approaches concrete’s
evolution as an illustrative case study of
these recurrent phases. Initially, architects
emulated traditional architectural elements
with concrete, reproducing familiar forms
but with a newfound material. For example,
early roman’s concrete structures emulat-
ed the monumental arches and columns of
classical architecture.
The specialisation phase saw ar-
chitects developing their understanding
of concrete’s properties. Reinforced con-
crete became the focus, allowing special-
ised designs showcasing the material’s
strength and exibility. New languages
developed as a consequence of techno-
logical evolution. Innovations in formwork
and casting techniques enabled the con-
struction of structures by moderns, where
concrete was used to create smooth, func-
tional, geometrically and aesthetically pre-
cise forms.
Experimentation with concrete
continues and sees a new chapter with the
introduction of 3DPC technology. Contem-
porary architects use advanced computa-
tional tools and formwork technologies to
create structures that challenge conven-
tional norms. Even after eight decades
from Neimayer’s work, projects like the
Heydar Aliyev Center in Baku, designed
by Zaha Hadid Architects, showcase how
concrete’s potential for experimentation
remains boundless, enabling the creation
of uid, sculptural forms that redene ar-
chitectural aesthetics.
Concrete’s evolution in architecture
exemplies the recurring phases of emula-
tion, specialisation, and experimentation in
the relationship between architectural lan-
guage and technological evolution. Con-
crete’s malleability and adaptability inspire
architects to revisit and push the bound-
aries of architectural expression, making
it a perpetual case study in the dynamic
dialogue between technology and archi-
tectural language.
The evolution of architectural lan-
guage has been intricately part of techno-
logical progress. From ancient engineering
wonders to the digital age of computa-
tional design, technology has consistently
shaped the way architects conceptualise
and create. The historical continuum be-
tween architectural expression and tech-
nological innovation serves as evidence of
the dynamic relationship between human
creativity and the tools that enable it. 3DPC
is a new chapter of this fascinating story.
5. TRANSFORMING ARCHITECTURAL
AESTHETICS AND FORMS
Integrating 3DPC technology into
the architectural world marks a signicant
moment in design innovation, offering ar-
chitects opportunities that challenge the
boundaries of conventional aesthetics
and forms.
3DPC technology liberates archi-
tects from the constraints of traditional
construction methodologies, conducting in
an era of unprecedented design freedom.
By enabling a specic process where con-
crete is deposed layer-by-layer, architects
can imagine and conceive complex, or-
ganic, and intricately detailed structures
that challenge the limitations of convention-
al formwork. In a few words, it is a revolu-
tion in the relationship between aesthetics
and form. The pioneers and visionary “Be-
spoke Vase Series” by Zaha Hadid Archi-
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tects exemplies this liberation, showcas-
ing the fusion of algorithmic precision with
uid, avant-garde forms (Hadid, 2019).
From another perspective, considering
the controversial relationship in architec-
ture between ornament and structure, his-
torically, architectural ornamentation has
been interlaced with craft, requiring exten-
sive manual labour (Loos, 2014). 3DPC re-
denes ornamentation by integrating it into
the structure itself, one of the milestones
of modern discussion all across the twenti-
eth century. In the MIT Medialab, the work
of Neri Oxman and the Mediated Matter
Group demonstrates this synergy in works
like the “Silk Pavilion II” project. Through
these cutting-edge experimentations, it is
possible to showcase the intricate interplay
of form, structure, and ornament, realized
through 3D printed technology inspiration
(Oxman et al., 2016).
Parametric Exploration and Vari-
ability are further factors that represent the
innovative shift in design by 3DPC. The
introduction of this new technology con-
verges with parametric design methodolo-
gies, enabling architects to drive compu-
tational algorithms to generate a collection
of design iterations. This variability ampli-
es in projects like the “Digital Grotesque”
by Benjamin Dillenburger and Michael
Hansmeyer (Figure 7), where intricate,
algorithmically generated geometries are
translated into tangible architectural forms
through 3DPC. (Dillenburger & Hansmeyer,
2017).
Variability then is at the base of an-
other design opportunity, that is, potential
customization of 3DPC extends to site-
specic adaptations that harmonize archi-
tecture with its environment. This specic
opportunity is relevant for designers who
consider engagement with the cultural
environment as the foundation of the de-
sign process of determining shape and
language. The “Curve Appeal” project by
Gregory Quinn exemplies this potential,
where 3D-printed concrete facades re-
spond to solar exposure, ventilation needs,
and spatial adjacencies, reecting an era
of adaptive architecture that 3D printing
technology facilitates (Quinn, 2018).
Variability could be further explored
in terms of mineral pigments and chemical
pigments which could be used in 3DPC to
add colour and aesthetics to the nished
product. Mineral pigments, including iron
oxide pigments, titanium dioxide and chro-
mium oxide are preferred usually prefered
for their durability and resistance to fading,
making them appropriate for outdoor ap-
plications where exposure to sunlight and
weather is a concern.
Figure 7. Digital Grotesque experimentation by Benjamin Dillenburger and Michael Hansmeyer
https://www.michael-hansmeyer.com/digital-grotesque-II
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In addition to the form, the tactile
qualities of architecture play a key role in
human experience within the built envi-
ronment. 3DPC presents a novel material
expression that combines visual aesthet-
ics with tactile expressiveness. The “Voxel
Chair” by François Brument and Sonia
Laugier demonstrates this synthesis, as
the layering process of 3DPC creates a
textural richness that redenes materiality
in architectural design (Brument & Laugier,
2012).
The progress of 3DPC introduces
a sensory dimension to architectural expe-
riences, prompting emotional responses
that resonate with inhabitants and observ-
ers alike. , materiality through its singular
density and mood sensory, generates a di-
mension which transcends to the feeling of
existence, harmony, beauty, and wellness.
(Zumthor, 2006).
The integration of 3DPC technol-
ogy indicates a renaissance in architec-
tural aesthetics and forms, transcending
the visual realm to engage the senses and
emotions of inhabitants and observers.
By transcending traditional construction
methodologies, architects can explore the
technology to sculpt intricate geometries,
blur the boundaries between ornament
and structure, and foster a symbiotic rela-
tionship between digital design and mate-
rial realization. The transformative nature
of 3DPC is not only conned to the techni-
cal realm but extends to the very essence
of architectural expression.
6. MATERIAL INNOVATION AND
ENVIRONMENTAL IMPLICATIONS
3DPC is a relatively new technol-
ogy that allows the creation of complex
structures by deposition of concrete layers
(Xiao et al. 2021). This process requires a
unique concrete mix capable of extruding
through a relatively thin nozzle while main-
taining the same performance as tradition-
al cast concrete.
The usual maximum aggregate
size in traditional concrete is too big for
3DPC since the regular ratio aggregate
size/nozzle’s diameter does not allow a
proper application. The use of smaller ag-
gregate sizes changes the performance of
concrete, reducing the structural perfor-
mance (Monteiro and Mehta 2006). There-
fore, 3DPC uses high-performance binders
to increase strength, typically high-perfor-
mance cement, high-resistance ne aggre-
gates, quartz our, reactive powders, metal
chips, and bres (Alkadhim et al. 2022).
On the other hand, addressing ten-
sional stress within 3D-printed elements
remains the main issue (Xiao et al. 2021).
Many studies are conducted on
alternative types of formworks intended
to optimise concrete distribution, such as
ribbed slabs (Aghaei Meibodi et al. 2018).
3DPC allows discrete material de-
position instead of uniform casting inside
a formwork, making it possible to con-
centrate the materials only in areas where
compression stresses will be present.
The discrete material deposition
will mark a signicant breakthrough from
the sustainability point of view, as the
amount of material used in a structural ele-
ment will be considerably less than the ac-
tual. Another critical consequence deriving
from the extensive use of 3DPC in the Ar-
chitecture Engineering Construction (AEC)
industry would be, in fact, the implementa-
tion of a more sustainable practice. Let’s
remember that the construction industry
uses almost 50% of natural resources and
accounts for almost 15% of global CO2
emissions, with a progressively widening
gap from the 2050 decarbonisation target
(UN Environment Programme, 2022).
7. DESIGN PROCESS IMPLICATIONS
The introduction of 3DPC concrete
technology brings a signicant shift in
architectural practice, redening the de-
sign process and enhancing collaboration
among various stakeholders. It’s essential
to consider the transformative impact of
this technology on the collaborative nature
of architecture and the evolution of the de-
sign process.
We can consider collaborative
synergy as one of the main opportunities
rather than necessities incoming from this
specic technological evolution. The com-
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plexity of 3DPC projects needs a multidisci-
plinary approach, catalyzing collaboration
between architects, engineers, material
scientists, and digital fabrication experts.
Collaborative synergy goes beyond con-
ventional workows, necessitating that ex-
perts share their knowledge and skills to
increase the potential of 3DPC. As a para-
digmatical case, the collaboration between
Foster + Partners and the European Space
Agency on the “Lunar Habitation” project
exemplies how architects and engineers
collaborate to design habitable structures
using 3DPC for extraterrestrial environ-
ments (Foster + Partners, 2021).
The iterative nature of 3DPC tech-
nology encourages architects to embrace
a process of exploration and experimen-
tation. Projects like the “Urban Cabin” by
DUS Architects showcase the iterative
design process facilitated by 3DPC, as ar-
chitects experiment with form, scale, and
texture, resulting in an architecture that
evolves in tandem with technology (DUS
Architects, 2015).
A relevant innovation in the pro-
cess workow is the direct connection
from virtual to physical; the transition from
digital models to physical structures be-
comes seamless with 3DPC. Designers
can directly translate digital designs into
tangible forms, minimizing the gap be-
tween conceptualization and realization,
which very often affects the design out-
come. This simplied transition empowers
architects to understand the spatial impli-
cations of their designs better and rene
them in response to real-world require-
ments. The “Casa de los Dioses” project
by XtreeE exemplies this uid transition,
as architects seamlessly materialize their
digital concepts into habitable spaces
(XtreeE, 2019).
3DPC technology is a dynamic
platform for architects to experiment with
new materials, compositions, and nishes.
Prototyping and material possibilities ex-
ploration lead to innovative surface treat-
ments and novel material applications.
The “C-FAB” project by Emerging Objects
showcases the experimental opportunity
as architects manipulate material compo-
sitions through 3D printing, resulting in a
tactile and visually engaging facade.
The well-known malleability and
adaptability of 3DPC transforms the de-
sign process and encourages architects
to embrace adaptive design strategies.
Real-time feedback from the technology it-
eratively adapts designs to optimize struc-
tural performance, thermal efciency, and
linguistic aesthetical qualities.
The integration of 3DPC technol-
ogy guides a new era of collaborative de-
sign and iterative exploration. Architects,
engineers, and construction profession-
als converge to control the full potential of
this technology, resulting in a different un-
derstanding of the design process that is
characterized by innovation, uidity, and a
closer alignment between digital ideation
and physical realization.
8. CHALLENGES AND FUTURE
DIRECTIONS
Throughout our exploration of the
dynamic relationship between technologi-
cal evolution and architectural language,
with a keen focus on the inuence of 3DPC,
it has become evident that while this inno-
vation holds remarkable promise, it is not
without its challenges and limitations.
The technical issues characteris-
ing 3DPC as described in this article and
the absence of an existing framework for
materials and processes are the main
challenge for the ongoing research.
Solving the problem of the inser-
tion of rebars within the layers of 3DPC
structural elements remains one of the
most difcult tasks. Understanding if the
use of shear-resistant bers embedded in
the concrete mix can have the same per-
formance as the actual rebars is a priority.
Doubts arise on the effectiveness of hav-
ing diffused shear-resistance within the
3DPC parts instead of concentrated high
resistance in those areas in which ten-
sional stresses are present. Nevertheless,
if bers-reinforced concrete proves to be
resistant to shear it would be a giant step
towards the application of 3DPC in the
construction industry.
One of the concrete mixes used
in this research project contains metallic
chips, one of the components used to ob-
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EÍDOS 23
2023
DI MARCO, G., DALL’ASTA, J. - Exploring Architectural Language evolution as a consequence of 3D-Printed Concrete Technology. pp. 25-38 ISSN:1390-5007
tain some shear-resistance. Additional tests
will be conducted on this concrete mix.
The rheology of concrete mixes
together with the geometric limitations de-
riving from the absence of formworks and
supports mark the complexity of designing
new spatial congurations for structural
elements and non-load-bearing architec-
tural elements.
As part of a more articulated re-
search endeavor, the benchmarking of
concrete mixes and rebars is a fundamen-
tal part of the project and needs to be fur-
ther developed. Only after reaching a clear
understanding of the performance and
rheology of materials it will be possible to
create a computational design model ca-
pable of determining new shapes.
The geometry of 3DPC is itself ex-
tremely challenging: the absence of form-
works and supports means that the pres-
ence of undercuts in the section of the
printed element must be carefully consid-
ered in order to avoid the collapsing of the
element (Di Marco, 2018).
Geometrical issues arise in rela-
tion with rheology and the dimensions of
the 3D-printed element: smaller elements
require less time to complete one layer,
therefore the deposition of the second
layer falls on non-set concrete causing a
considerable deformation that can com-
promise the nal performance.
On the other hand, the 3D printing
of large-scale elements suffers from the
opposite problem: concrete mix will tend
to set during the printing job, causing the
clogging of the extrusion system.
All of these considerations suggest
that a key aspect of the next phases will
be nding the balance between the mate-
rial rheology and its preparation, the 3D
printing speed, and the geometry of the
element.
Sustainability, a major concern in
contemporary architecture, opens ques-
tions regarding the environmental impact
of concrete production and the energy
consumption inherent in 3DPC processes
need to be addressed.
Looking ahead, there are excit-
ing prospects and directions for future
research and advancement in architec-
tural language and 3DPC; one evidently
involves the development of advanced
materials explicitly tailored for 3D printing.
These materials should not only prioritize
structural integrity but also emphasize
durability and sustainability, offering ar-
chitects a broader palette for creative ex-
pression.
Beyond the technical aspects,
there is a profound need for research that
focuses on the human experience of archi-
tectural spaces created with 3DPC. Un-
derstanding how inhabitants interact with
and respond to these structures can guide
architects in designing spaces that priori-
tize comfort, well-being, and aesthetics.
The interplay of technological evo-
lution, architectural language, and 3DPC
technology has revealed not only the re-
markable advancements but also the chal-
lenges that lie ahead. It is in addressing
these challenges and embracing future di-
rections that architects, researchers, and
industry leaders will continue to redene
the landscape of architectural innovation,
opening a new era of design possibilities.
9. CONCLUSION
Our exploration of the impact of
3DPC on architectural language reveals
enormous transformative possibilities. It
frees creatives, including architects, from
traditional constraints, allowing for intri-
cate, explorative and tailored complex de-
signs.
From a structural point of view, the
rst results of the compression tests con-
ducted on concrete mixes demonstrate
how the discontinuous and non-orthotropic
structure of the specimen heavily affects
its performance (Table 1).
The extreme variation of the com-
pression strength indicates that a 3DPC
element seems to not have a precise fore-
seeable resistance. We consider repeat-
ing the compression tests several times
throughout the research project duration
(2 years) aiming at a sample of 100 tests.
37
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DI MARCO, G., DALL’ASTA, J. - Exploring Architectural Language evolution as a consequence of 3D-Printed Concrete Technology. pp. 25-38 ISSN:1390-5007
From an engineering perspective,
even if an average value will be calculated,
it would be irresponsible to take it as rep-
resentative given the relevant deviations.
We predict that a more rational ap-
proach would be to use the lowest value as
compression strength, eventually adding
a safety coefcient in the computational
model to remain far from critical stresses.
From an aesthetical perspective,
architectural ornamentation is redened,
and parametric design and 3DPC merge,
enabling architects to generate diverse
design iterations while delivering a new
language.
Customization extends to site-spe-
cic adaptations, creating an era of adap-
tive architecture and rediscovery of the
myth of Genius Loci in design processes.
(Norberg Schulz, 2011)
Material expression and texture
gain prominence, illustrating how 3DPC
enriches architectural aesthetics; this in-
tegration introduces a sensory dimension
to architecture, evoking emotional connec-
tions. Challenges lie in technology matu-
ration, cultural/regulatory adaptation, and
sustainability.
The future holds promise in ad-
vanced materials, robotics, human-centric
design, and interdisciplinary collaboration,
offering professionals new frontiers for in-
novation, inviting designers to transcend
boundaries and create a dynamic, vibrant
built environment.
ACKNOWLEDGMENTS
The research described in this
paper was nancially supported by Xi’an
Jiaotong – Liverpool University and con-
ducted with the technical and technologi-
cal support of Winsun.
10. REFERENCES
Aghaei Meibodi, M., Jipa, A., Giesecke,
R., Shammas, D., Bernhard, M., Leschok,
M., Graser, K. & Dillenburger, B. (2018).
Smart Slab: Computational Design and Di-
gital Fabrication of a Lightweight Concrete
Slab. https://doi.org/10.52842/conf.aca-
dia.2018.434
Alkadhim, H. A., Amin, M. N., Ahmad, W.,
Khan, K., Umbreen-us-Sahar, Al-Has-
hem, M. N. & Mohamed, A. (2022). An
overview of progressive advancement
in ultra-high-performance concrete with
steel bers. Frontiers in Materials, 9. ht-
tps://www.frontiersin.org/articles/10.3389/
fmats.2022.1091867
Brument, F., & Laugier, S. (2012). Voxel
Chair. François Brument and Sonia Lau-
gier.
Dillenburger, B., & Hansmeyer, M. (2017).
Digital Grotesque. Michael Hansmeyer
and Benjamin Dillenburger.
Di Marco, G. (2018), Simplied Complexity
– Method for Advanced NURBS Modeling
with Rhinoceros, Le Penseur, Potenza, Ita-
lia.
Di Marco, G. & Dall’Asta, J. C. (July, 2023).
Architectural materiality as an image of the
future past: 3D printed concrete at the in-
tersection of aesthetic language evolution
and technological development. IMG23
Atti del IV Convegno Internazionale e In-
terdisciplinare su Immagini e Immagina-
zione. L’Aquila.
Gosselin, C., & Duballet, R. (2016).
Towards an Integrated Design Process in
3D Concrete Printing. Proceedings of the
International Conference on Digital Fabri-
cation. Fabricate.
Hadid, Z. (2019). Bespoke Vase Series.
Zaha Hadid Architects.
Hansmeyer, M., & Dillenburger, B. (2015).
Digital Grotesque II. Michael Hansmeyer
and Benjamin Dillenburger.
LEAD. (n.d.). Wave Table. Laboratory for
Explorative Architecture & Design.
Table 1. Compression strength
Sample No. Force value (KN)
20230713-3.1 597.17
20230713-3.2 747.57
20230713-3.3 632.14
20230713-3.4 578.52
38
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2023
DI MARCO, G., DALL’ASTA, J. - Exploring Architectural Language evolution as a consequence of 3D-Printed Concrete Technology. pp. 25-38 ISSN:1390-5007
Loos, A. (2014). Parole nel vuoto. Adelphi
Edizioni spa.
Matter Design. (2019). Light Cave. Matter
Design.
Melenka, G., Cheung, B., Schoeld, J.,
Dawson, M. & Carey, J. (2016). Evalua-
tion and Prediction of the Tensile Proper-
ties of Continuous Fiber-Reinforced 3D
Printed Structures. Composite Structu-
res, 153. https://doi.org/10.1016/j.comps-
truct.2016.07.018.
Monteiro, P. (2006). Concrete: micros-
tructure, properties, and materials. Mc-
Graw-Hill Publishing.
Norberg Schulz, C. (2011). Genius loci:
paesaggio, ambiente, architettura. Mon-
dadori Electa.
Oxman, N., & Mediated Matter Group.
(2016). Silk Pavilion II. Mediated Matter
Group.
Quan, D., Herr, C., Lombardi, D., Gao, Z.
and Xia, J. (September, 2022). Prototyping
Parametrically Designed Fiber-reinforced
Concrete Façade Elements Using 3D Prin-
ted Formwork. Proceedings of the IASS
2022 Symposium afliated with APCS
2022 conference. Beijing.
Quinn, G. (2018). Curve Appeal. Gregory
Quinn.
Sabate, J. (2003). Materiality. Carlos Fe-
rrater, Barcelona: Actar publishers.
Schlueter, A., & Thomsen, M. R. (2017).
Collaborative Design Strategies in Archi-
tectural Design. Proceedings of the 1st
International Conference on Progress in
Additive Manufacturing (Pro-AM 2016).
SHoP Architects. (2020). Bloom. SHoP Ar-
chitects.
Tedeschi, A. & Lombardi, D. (2018). The
Algorithms-Aided Design (AAD). In M.
Hemmerling & L. Cocchiarella (Eds.), In-
formed Architecture: Computational Stra-
tegies in Architectural Design (pp. 33–38).
Springer International Publishing. https://
doi.org/10.1007/978-3-319-53135-9_4
United Nations Environment Programme.
(2023). 2022 Global Status Report for Buil-
dings and Construction: Towards a Zero
emission, Efcient and Resilient Buildings
and Construction Sector. Nairobi.
Xiao, J., Liu, H., Ding, T. & Ma, G. (2021).
3D printed concrete components and
structures: An overview”, Sustainable
Structures, 1(2), https://doi.org/10.54113/j.
sust.2021.000006
Zumthor, P. (2006). Atmospheres: archi-
tectural environments, surrounding ob-
jects. Birkhäuser, Cop.
39
EÍDOS 23
2023
BARROS, K., ALDEÁN, W. - Homologación de los conceptos e instrumentos de planicación en el Ecuador: los Planes de Uso y Gestión de Suelo. pp. 39-49 ISSN:1390-5007
1
Katia Paola Barros Esquivel,
2
Wilman Eduardo Aldeán Aguirre
1
Universidad Flacso Ecuador. katiaba_94@hotmail.com. ORCID: 0000-0002-1576-9360
2
Superintendencia de Ordenamiento Territorial, Uso y Gestión del Suelo. wilaldean@gmail.com.
ORCID: 0009-0008-7837-3196
Homologación de los conceptos e instrumentos
de planicación en el Ecuador: los Planes de Uso
y Gestión de Suelo
Homologation of planning concepts and instruments in Ecuador:
Land Use and Management Plans
EÍDOS N
o
23
Revista Cientíca de Arquitectura y Urbanismo
ISSN: 1390-5007
revistas.ute.edu.ec/index.php/eidos
Recepción: 31, 07, 2023 - Aceptación: 14, 11, 2023 - Publicado: 01, 01, 2024
Resumen:
En el Ecuador, la regulación del uso y ocupación del
suelo, como competencia exclusiva de los gobiernos
autónomos descentralizados municipales y metropoli-
tanos, se realiza en el Plan de Uso y Gestión de Suelo.
Instrumento que, desde el 2019, fue, por primera vez,
formulado con el cambio de autoridades locales, de
acuerdo con la Ley Orgánica de Ordenamiento Terri-
torial Uso y Gestión del Suelo emitida en 2016. Esta
ley tiene entre sus nes homologar a nivel nacional los
conceptos e instrumentos relativos al ordenamiento te-
rritorial, el planeamiento urbanístico y el uso y gestión
del suelo. El objeto de este estudio radica en la identi-
cación del acatamiento y aplicabilidad de la legislación
urbana vigente en el Ecuador, mediante un análisis y
revisión de los Planes de Uso y Gestión de Suelo vi-
gentes hasta enero de 2023 a partir de elementos, pa-
rámetros y criterios de valoración. Se concluye que el
marco jurídico enfrenta conictos de aplicabilidad en
la homologación de conceptos y que, el proceso de
adecuación de los instrumentos al marco legal, carece
de sistematicidad frente a la realidad de reciente apli-
cación de la Ley.
Palabras clave: gestión, instrumento, legislación, orde-
namiento, planicación, suelo.
Abstract:
In Ecuador, the regulation of land use and occupation,
as the exclusive competence of the municipal and
metropolitan decentralized autonomous governments,
is carried out in the Land Use and Management
Plan. Instrument that, since 2019, was, for the rst
time, formulated with the change of local authorities,
in accordance with the Organic Law of Territorial
Planning, Use and Management of Land issued in
2016. Among its purposes, this law has to standardize
at the national level the concepts and instruments
related to territorial ordering, urban planning and land
use and management. The object of this study lies in
the identication of the compliance and applicability of
the urban legislation in force in Ecuador, through an
analysis and review of the Land Use and Management
Plans in force until January 2023 based on elements,
parameters and criteria of assessment. It is concluded
that the legal framework faces conicts of applicability
in the homologation of concepts and that the adaptation
process lacks systematicity compared to the reality of
recent application of the Law.
Keywords: instrument, land, legislation, management,
ordering, planning.
40
EÍDOS 23
2023
BARROS, K., ALDEÁN, W. - Homologación de los conceptos e instrumentos de planicación en el Ecuador: los Planes de Uso y Gestión de Suelo. pp. 39-49 ISSN:1390-5007
1. INTRODUCCIÓN
En el Ecuador, la planicación del
desarrollo y la formulación de los Planes
de Desarrollo y Ordenamiento Territorial
(PDOT), se establece en el 2008 como
una política de Estado en la Constitución
de la República. Esta política de Estado
se cristaliza en un Sistema Nacional Des-
centralizado de Planicación Participativa
(SNDPP), que integra a todos los niveles
de gobierno (gobierno central, y gobier-
nos autónomos descentralizados provin-
ciales, municipales-metropolitanos y pa-
rroquiales rurales) (Asamblea Nacional
del Ecuador, 2008; Benabent y Vivanco,
2017, p. 724).
Consecuentemente, y con la -
nalidad de consolidar a la planicación
como parte primordial de los deberes del
Estado, en el 2010, se emite i) el Código
Orgánico de Organización Territorial, Au-
tonomía y Descentralización (Asamblea
Nacional del Ecuador, 2010a), que esta-
blece “la organización político-adminis-
trativa del Estado”, y el régimen de los
diferentes niveles” descentralizado de
competencias, funciones y recursos; ii)
el Código Orgánico de Planicación y Fi-
nanzas Públicas (Asamblea Nacional del
Ecuador, 2010b), que organiza, regula y
relaciona el SNDPP con el Sistema Nacio-
nal de Finanzas Públicas, en el marco del
régimen de desarrollo y de las garantías
a los derechos constitucionales; y, iii) la
Ley Orgánica de Participación Ciudada-
na, que determina las bases para la par-
ticipación y el control social (Asamblea
Nacional del Ecuador, 2010c).
Finalmente, se emite, en el 2016,
la Ley Orgánica de Tierras Rurales y Te-
rritorios Ancestrales, que regula el uso y
acceso a la propiedad de la tierra rural,
la posesión, propiedad, administración
y redistribución de la tierra. En el mismo
año, entra en vigencia la Ley Orgánica de
Ordenamiento Territorial, Uso y Gestión de
Suelo (2016) –(Lootugs), que ratica las
disposiciones contenidas en la legislación
antes mencionada; y tiene como una de
sus nalidades orientar las políticas públi-
cas relativas al ordenamiento territorial y
“homologar a nivel nacional los conceptos
e instrumentos relativos a ordenamiento
territorial, planeamiento urbanístico y ges-
tión del suelo” (Asamblea Nacional del
Ecuador, 2016).
La Lootugs crea un nuevo instru-
mento de planicación, el Plan de Uso
y Gestión de Suelo (PUGS). Instrumento
que forma parte de los PDOT de los GAD
municipales y metropolitanos, los cuales
tienen la competencia exclusiva de la re-
gulación y control del uso y ocupación
del suelo (Asamblea Nacional del Ecua-
dor, 2008).
El PUGS es denido en el 2020 por
el Consejo Técnico de Uso y Gestión del
Suelo
1
(Ctugs) como:
instrumentos de planicación y gestión que
forman parte del Plan de Desarrollo y Orde-
namiento Territorial – PDOT. Permiten arti-
cular la norma urbanística con el PDOT con
contenidos estandarizados y criterios gene-
rales, y a través de ellos los GAD municipa-
les y metropolitanos pueden regular y ges-
tionar el uso, la ocupación y transformación
del suelo, conforme la visión de desarrollo y
el modelo territorial deseado del cantón, ga-
rantizando la función social y ambiental de
la propiedad y de la ciudad, en el ejercicio
pleno de la ciudadanía (Consejo Técnico de
Uso Gestión del Suelo, 2020).
El PUGS consta de dos compo-
nentes, (1) el estructurante, que abarca
los contenidos de largo plazo y responde
al modelo territorial deseado, en términos
muy generales la clasicación y subcla-
sicación del suelo; y, (2) el componente
urbanístico, que es en donde se establece
la norma urbanística local, determinantes
de uso y ocupación del suelo e instrumen-
tos de gestión.
En este contexto, en el presente
estudio, se prevé analizar la homologa-
ción de los conceptos e instrumentos
que se establecen en la normativa legal
aplicable para los PUGS; especícamen-
te de tres grandes elementos, la clasi-
cación del suelo; la subclasicación del
suelo (componente estructurante), y la
asignación de tratamientos urbanísticos
1 El Ctugs se crea en la Lootugs como la entidad que
tiene la facultad de emitir regulaciones nacionales so-
bre uso y gestión del suelo (Asamblea Nacional del
Ecuador, 2016).
41
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BARROS, K., ALDEÁN, W. - Homologación de los conceptos e instrumentos de planicación en el Ecuador: los Planes de Uso y Gestión de Suelo. pp. 39-49 ISSN:1390-5007
a los polígonos de intervención territorial
(componente urbanístico).
2. MARCO TEÓRICO Y LEGAL
Este estudio se inserta en los gran-
des conceptos del derecho urbano o urba-
nístico, que en el contexto ecuatoriano for-
ma parte del derecho administrativo. Ruiz
Massieu (1981) propone que el derecho
urbanístico apunta a la racionalización,
ordenación y conducción de la ciudad y
la solución de sus problemas de suelo a
través del establecimiento de normas, ins-
tituciones y principios. Parada (2000), por
su parte, concibe al derecho urbanístico
como el tratamiento de normativa regula-
dora de los procesos de ordenación del
territorio y su transformación física a través
de la urbanización y la edicación.
Cabrera (2019, p. 133) establece
cinco dimensiones del derecho urbanísti-
co “1) el régimen de propiedad del suelo,
2) la ordenación o planicación urbana, 3)
la regulación de actividades administra-
tivas encaminadas al uso del suelo, 4) la
urbanización y 5) la edicación”.
La Lootugs, de manera integral,
abarca estas cinco dimensiones; y esta-
blece un régimen de control tanto para los
gobiernos locales que tienen la competen-
cia exclusiva de regular el uso y ocupación
del suelo, como para una entidad superior
que vigila y controla, a nivel nacional, el
cumplimiento de la legislación urbana por
parte de las entidades encargadas de or-
denar y planicar sus territorios.
Este estudio abarca tres elemen-
tos del ordenamiento territorial, que deben
ser determinados, previo al establecimien-
to de i) usos de suelo permitidos; ii) norma
en materia de ocupación del suelo; iii) ins-
trumentos de gestión; y que, en general,
constituyen la base sobre la cual se de-
nirá la norma urbanística local. Estos tres
elementos son: la clasicación del suelo,
la subclasicación del suelo y la asigna-
ción de tratamientos urbanísticos a los po-
lígonos de intervención territorial.
La “clasicación del suelo” se re-
ere a la obligación de los GAD munici-
pales de determinar si el suelo cantonal
o distrital corresponde a urbano o a ru-
ral, independientemente de la división
político-administrativa de las parroquias
como urbanas o rurales. El suelo urbano
en la normativa nacional se lo considera a
aquel “ocupado por asentamientos huma-
nos concentrados que están dotados total
o parcialmente de infraestructura básica
y servicios públicos, y que constituye un
sistema continuo e interrelacionado de es-
pacios públicos y privados”; mientras que
el suelo rural se reere a aquel “destinado
principalmente a actividades agroproduc-
tivas, extractivas o forestales, o el que por
sus especiales características biofísicas o
geográcas debe ser protegido o reserva-
do para futuros usos urbanos” (Asamblea
Nacional del Ecuador, 2016).
A diferencia de otros casos a ni-
vel mundial, en el Ecuador, la clasicación
se deja amplia y dicotómica, dejando es-
pecicidades para la subclasicación del
suelo. La legislación de la Comunidad
Valenciana (comunidad autónoma de Es-
paña), por ejemplo, establece la posibili-
dad de crear “planes de acción territorial
integrados” con capacidad de clasicar
suelo y determinar contenido dispositivo
de aplicación directa, especialmente para
“suelo no urbanizable” (Presidencia de la
Generalidad Valenciana, 2004); sin la ne-
cesidad de clasicar todo el suelo de una
determinada jurisdicción territorial.
El Reglamento de Acondiciona-
miento Territorial y Desarrollo Urbano Sos-
tenible de Perú regula que al Plan de De-
sarrollo Metropolitano, como el instrumento
normativo, en donde se clasica el suelo
dentro del área urbana; además de que se
establece la clasicación de “zonas de uso
del suelo, subsuelo y sobre suelo”, estable-
ciendo más bien los usos de suelo de cada
unidad territorial (Presidencia de la Repú-
blica de Perú, 2022). Se clasica como tal
únicamente lo denido como urbano.
En el Ecuador, a diferencia de los
casos citados, todo el territorio a más de
ser clasicado únicamente en urbano y ru-
ral, debe subclasicarse, de conformidad
con las condiciones del territorio, el sue-
lo urbano en: suelo urbano consolidado,
suelo urbano no consolidado y suelo ur-
bano de protección; a la vez que el suelo
rural se subclasica en suelo rural de pro-
ducción, suelo rural para aprovechamien-
to extractivo, suelo rural de expansión
42
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BARROS, K., ALDEÁN, W. - Homologación de los conceptos e instrumentos de planicación en el Ecuador: los Planes de Uso y Gestión de Suelo. pp. 39-49 ISSN:1390-5007
urbana; y, suelo rural de protección. La
legislación ecuatoriana, deja explícito las
únicas clases y subclases de suelo que se
deben determinar en los planes de uso y
gestión de suelo.
Esta regulación de clases y sub-
clases de suelo que, en virtud de los mis-
mos objetivos de la Lootugs, son homo-
géneas para todo el territorio nacional, ha
generado críticas a la ley, calicada de
ser impráctica e inviable por la diversidad
del territorio mismo (Pauta Calle, 2019) y
la división de contenidos que deberían
plasmarse en el PDOT, al crear el PUGS
(Benabent-Fernandez de Cordoba y Vi-
vanco-Cruz, 2020, p. 169-171).
Finalmente, respecto al tercer
elemento, la “asignación de tratamientos
urbanísticos” se reere a “las disposicio-
nes que orientan las estrategias de pla-
neamiento urbanístico de suelo urbano y
rural, dentro de un polígono de interven-
ción territorial, a partir de sus caracterís-
ticas de tipo morfológico, físico-ambiental
y socio-económico”; éstas son asignadas
a los
polígonos de intervención territorial” (PIT)
entendidos como “las áreas urbanas o ru-
rales denidas (…) a partir de la identi-
cación de características homogéneas de
tipo geomorfológico, ambiental, paisajísti-
co, urbanístico, socio-económico e históri-
co-cultural, así como de la capacidad de
soporte del territorio, o de grandes obras
de infraestructura con alto impacto sobre el
territorio. (Asamblea Nacional del Ecuador,
2016).
Los tratamientos creados por la ley
se aplican de conformidad con la subcla-
sicación del suelo en donde se localice
el PIT. En este caso, la norma ecuatoriana
se ha exibilizado, desde la emisión de la
Resolución No. 0005-CTUGS-202
2
, permi-
tiendo la posibilidad de crear nuevos tra-
tamientos, siempre que se tenga un infor-
me de factibilidad aprobado en la misma
ordenanza (acto administrativo de carác-
ter normativo) que se aprueba el PDOT y
2 La Resolución No. 0005-CTUGS-2020 fue emitida en
el año 2020 por el Consejo Técnico de Uso y Gestión
del Suelo, entidad creada para emitir regulaciones
nacionales de uso y gestión del suelo aplicable a los
GAD municipales y metropolitanos.
el PUGS (Consejo Técnico de Uso Gestión
del Suelo, 2020).
3. METODOLOGÍA
El estudio pretende revisar la apli-
cación de los contenidos de la Lootugs en
los Planes de Uso y Gestión de Suelo, por
primera vez formulados por los GAD muni-
cipales y metropolitanos, especícamente
de los tres elementos señalados (clasi-
cación, subclasicación y asignación de
tratamientos urbanísticos a los PIT), para
lo que se revisa manualmente 135 instru-
mentos vigentes, de 221.
La selección de instrumentos no
corresponde a una muestra aleatoria del
total, sino al reporte de estos instrumentos
a la plataforma establecida para el efecto
desde la entidad de control del ordena-
miento territorial. En efecto, los 86 instru-
mentos faltantes son aquellos que aún no
han sido formulados, no están vigentes, o
presentan errores de carga a la plataforma.
Dentro de cada gran elemento se
determinan parámetros especícos de
revisión:
Parámetros de la clasicación del suelo:
- Delimitación de suelo urbano.
- Delimitación de suelo rural.
- Utilización únicamente de las deno-
minaciones urbano y rural.
Parámetros de la subclasicación del
suelo:
- Delimitación de la subclasicación
del suelo urbano.
- Utilización únicamente de las sub-
clases de suelo establecidas en la
ley para suelo urbano.
- Delimitación de la subclasicación
del suelo rural.
- Utilización únicamente de las sub-
clases de suelo establecidas en la
ley para suelo rural.
Asignación de tratamientos urbanísticos a
los polígonos de intervención territorial:
- Delimitación de PIT y asignación de
tratamientos para suelo urbano.
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- Utilización únicamente de los trata-
mientos para la subclase de suelo
urbano establecida en la Ley.
- Concordancia en la asignación de la
subclase y tratamiento según la Ley
para suelo urbano.
- Delimitación de PIT y asignación de
tratamientos para suelo rural.
- Utilización únicamente de los trata-
mientos para la subclase de suelo
rural establecida en la ley.
- Concordancia en la asignación de la
subclase y tratamiento según la ley
para suelo rural.
Se valora de manera dicotómica y
pragmática la aplicación de la Lootugs en
la formulación de los PUGS (cumple / in-
cumple) y así, el cumplimiento del objeto
la ley de homologar los conceptos a nivel
nacional.
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
De un total de 221 Planes de Uso
y Gestión del Suelo que deben elaborarse
por los GAD municipales y metropolitanos,
se evaluaron 135 (61 %).
De esta revisión se evidencian los
siguientes resultados:
Clasicación del suelo
117 de 135 PUGS revisados que
representan el 86.6 %, han clasicado el
suelo en los términos en los que señala
la Lootugs, únicamente en urbano y rural,
mientras que 13.4 % crean nuevas clases
de suelo o denen únicamente suelo urba-
no dentro de sus instrumentos.
Tabla 1. Homologación de conceptos de los
PUGS, elemento 1: clasicación del suelo
Parámetros
Resultados cumplimiento
Nro. Porcentaje (%)
Suelo urbano 128/135 94.8
Suelo rural 125/135 92.6
Otras
denominaciones
124/135 91.8
Homologación
conceptos
117/135 86.6
Fuente: Autores, 2023.
En la tabla 1 se muestra que en
128 instrumentos se dene suelo urbano,
en 125 suelo rural, y en 124 se utiliza úni-
camente suelo urbano y rural y no otras
denominaciones adicionales, lo cual ge-
nera el resultado general de que apenas
Figura 1. Resultados a nivel nacional homologación de
conceptos según elementos.
Fuente: Autores 2023.
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117 instrumentos consideran estos tres
parámetros a la vez.
Se identican inobservancias a lo
establecido en la normativa legal aplica-
ble, ya que en diversos casos se crean
clases de suelo no consideradas en la ley,
tales como suelo de “expansión urbana”
o suelo de “protección”, que en teoría se
pueden denir, pero en la subclasicación
del suelo.
Subclasicación del suelo
81 de 135 PUGS revisados que re-
presentan el 60 %, han subclasicado el
suelo en los términos en los que señala la
Ley Orgánica de Ordenamiento Territorial,
Uso y Gestión de Suelo.
De un análisis pormenorizado se
identica que en 120 PUGS se utilizan úni-
camente las denominaciones estableci-
das en la Lootugs, de manera descriptiva,
que son suelo urbano consolidado, suelo
urbano no consolidado y suelo urbano de
protección; no obstante, apenas 116 sub-
clasican delimitando polígonos en el sue-
lo urbano.
Respecto al suelo rural, en 112
PUGS se delimita el suelo rural y en 94
(69.6 %) utilizan únicamente las denomi-
naciones de la ley, que son suelo rural
de producción, suelo rural de protección,
suelo rural de aprovechamiento extractivo
y suelo rural de expansión urbana.
Tabla 2. Homologación de conceptos de los
PUGS, elemento 2: subclasicación del suelo
Parámetros
Resultados de cumplimiento
Nro. Porcentaje (%)
Delimitación
subclasicación
suelo urbano
116/135 85.9
Utilización
únicamente
subclases
urbanas Lootugs
120/135 88.8
Delimitación
subclasicación
suelo urbano
112/135 82.9
Utilización
únicamente
subclases
urbanas Lootugs
94/135 69.6
Homologación
conceptos
81/135 60 %
Fuente: Autores, 2023.
Asignación de tratamientos urbanísticos a
los polígonos de intervención territorial
La asignación de tratamientos a
los PIT, y la consecuente utilización de
aquellos determinados en la Ley para
cada subclase de suelo urbano o rural, es
lo que representa la mayor inobservancia
y aplicación de la normativa, pues apenas
en el 32.6 % de PUGS, se asignan los tra-
tamientos conforme la ley.
En 31 PUGS no se denen siquie-
ra tratamientos para PIT localizados en
suelo urbano y en 41 PUGS para PIT en
suelo rural.
En 43 instrumentos se crean nue-
vos tratamientos para PIT en suelo urba-
no sin el procedimiento establecido en las
regulaciones para el efecto, que es bási-
camente contar con un informe de factibi-
lidad aprobado mediante acto normativo
por el Concejo municipal o metropolitano;
e igualmente sucede en 56 PUGS, respec-
to a la creación de tratamientos para PIT
localizados en suelo rural.
En 56 PUGS, pese a que utilizan
los tratamientos establecidos en la Loo-
tugs, no tienen concordancia del trata-
miento asignado con la subclase de suelo
urbano. Según se indica a continuación,
conforme la norma:
a) Tratamiento de conservación. Se
aplica a aquellas zonas urbanas que
posean un alto valor histórico, cul-
tural urbanístico, paisajístico o am-
biental, con el n de orientar accio-
nes que permitan la conservación y
valoración de sus características, de
conformidad con la legislación am-
biental o patrimonial, según corres-
ponda.
b) Tratamiento de consolidación. Se
aplica a aquellas áreas con décit
de espacio público, infraestructura y
equipamiento público que requieren
ser mejoradas, condición de la cual
depende el potencial de consolida-
ción y redensicación.
c) Tratamiento de desarrollo. Se apli-
can a zonas que no presenten pro-
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cesos previos de urbanización y
que deban ser transformadas para
su incorporación a la estructura ur-
bana existente, alcanzando todos
los atributos de infraestructuras,
servicios y equipamientos públicos
necesarios.
d) Tratamiento de mejoramiento in-
tegral. Se aplica a aquellas zonas
caracterizadas por la presencia de
asentamientos humanos con alta
necesidad de intervención para
mejorar la infraestructura vial, ser-
vicios públicos, equipamientos y
espacio público, y mitigar riesgos,
en zonas producto del desarrollo
informal con capacidad de inte-
gración urbana o procesos de re-
densicación en urbanizaciones
formales que deban ser objeto de
procesos de reordenamiento físi-
co-espacial, regularización predial
o urbanización.
e) Tratamiento de renovación. Se apli-
ca en áreas en suelo urbano, que,
por su estado de deterioro físico,
ambiental o baja intensidad de uso
y la pérdida de unidad morfológica,
necesitan ser reemplazadas por una
nueva estructura que se integre físi-
ca y socialmente al conjunto urbano.
El aprovechamiento de estos po-
tenciales depende de la capacidad
máxima de utilización de los siste-
mas públicos de soporte.
f) Tratamiento de sostenimiento. Se
aplica en áreas que se caracterizan
por un alto grado de homogeneidad
morfológica, coherencia entre el uso
y la edicación, y una relación de
equilibrio entre la capacidad máxi-
ma de utilización de los sistemas
públicos de soporte y los espacios
edicados que no requieren de la
intervención en la infraestructura y
equipamientos públicos, sino de la
denición de una normativa urbanís-
tica destinada a mantener el equili-
brio orientado (Asamblea Nacional
del Ecuador, 2016).
Asimismo, en 73 PUGS, pese a
que utilizan los tratamientos establecidos
en la Lootugs, no tienen concordancia del
tratamiento asignado con la subclase de
suelo rural. Según se indica a continua-
ción, conforme la norma:
a) Tratamiento de conservación. Se
aplica a aquellas zonas rurales que
posean un alto valor histórico, cultu-
ral, paisajístico, ambiental o agrícola,
con el n de orientar acciones que
permitan la conservación y valora-
ción de sus características, de con-
formidad con la legislación ambiental
o patrimonial, según corresponda.
b) Tratamiento de desarrollo. Se aplica
al suelo rural de expansión urbana
que no presente procesos previos
de urbanización y que deba ser
transformado para su incorporación
a la estructura urbana existente,
para lo cual se le dotará de todos
los sistemas públicos de soporte
necesarios.
c) Tratamiento de mitigación. Se aplica
a aquellas zonas de suelo rural de
aprovechamiento extractivo donde
se deben establecer medidas pre-
ventivas para minimizar los impac-
tos generados por la intervención
que se desarrollará, según lo esta-
blecido en la legislación ambiental.
d) Tratamiento de promoción produc-
tiva. Se aplica a aquellas zonas ru-
rales de producción para potenciar
o promover el desarrollo agrícola,
acuícola, ganadero, forestal o de tu-
rismo, privilegiando aquellas activi-
dades que garanticen la soberanía
alimentaria, según lo establecido en
la legislación agraria.
e) Tratamiento de recuperación. Se
aplica a aquellas zonas de suelo ru-
ral de aprovechamiento productivo
o extractivo que han sufrido un pro-
ceso de deterioro ambiental y/o pai-
sajístico, debido al desarrollo de las
actividades productivas o extracti-
vas y cuya recuperación es necesa-
ria para mantener el equilibrio de los
ecosistemas naturales, según lo es-
tablecido en la legislación ambiental
y agraria (Lootugs, 2016).
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Tabla 3. Homologación de conceptos de los
PUGS, elemento 3: tratamientos urbanísticos
Parámetros
Resultados de
cumplimiento
Nro. Porcentaje (%)
Asignación de
tratamientos en
suelo urbano
104/135 77
Utilización
únicamente de
los tratamientos
para suelo urbano
establecidos en la
ley
92/135 68.1
Concordancia de
tratamiento con
subclase de suelo
urbano
79/135 58.5
Asignación de
tratamientos en
suelo rural
94/135 69.6
Utilización
únicamente de
los tratamientos
para suelo rural
establecidos en la
ley
79/135 58.5
Concordancia de
tratamiento con
subclase de suelo
rural
62/135 45.9
Homologación
conceptos
44/135 32.6
Fuente: Autores, 2023.
Discusión: La Ley Orgánica de Ordena-
miento Territorial, Uso y Gestión de Suelo
determina como obligatoria la formulación
de los denominados Planes de Uso y Ges-
tión de Suelo, cuyos contenidos anterior-
mente eran desarrollados directamente
en el Plan de Desarrollo y Ordenamiento
Territorial. Por lo que la creación de este
nuevo instrumento ha causado por sí mis-
mo dicultad de entendimiento y aplica-
ción desde los gobiernos locales de nivel
cantonal (Benabent y Vivanco, 2017; Pau-
ta Calle, 2019).
A más de crear el PUGS, la Loo-
tugs determina estrictamente clases de
suelo (urbano y rural) y subclases de sue-
lo (urbano: consolidado, no consolidado
y de protección; rural: protección, apro-
vechamiento extractivo, producción, ex-
pansión urbana), lo cual también ha sido
criticado por varios autores (Benabent y
Vivanco, 2017; Pauta Calle, 2019), por ser
“poco funcionales” ante las realidades del
territorio.
No obstante, con este estudio se
evidencia que, pese a la inobservancia
de las disposiciones legales, la inaplica-
bilidad que critican otros autores no es
la razón por la que no se utilizan las de-
nominaciones establecidas. Al menos en
los tres elementos estudiados de clasi-
cación, subclasicación del suelo y trata-
mientos urbanísticos. El problema radica
en el desconocimiento de la ley. Ejemplos
de ello son i) establecer suelo de protec-
ción como clase de suelo, cuando existe
una subclase de suelo de protección tan-
to para suelo urbano como para rural; ii)
crear subclases de suelo de producción
y aprovechamiento extractivo conjuntas,
cuando claramente son incompatibles;
o, iii) querer que no exista una clasica-
ción dicotómica de urbano y rural, por los
suelos conocidos como “periféricos”, “pe-
riurbanos”, “residuales”, “en crecimiento”,
cuando existe la subclase de “suelo rural
de expansión urbana”, conforme la le-
gislación, para estos tipos de suelo. Las
nuevas creaciones de clases y subclases,
fácilmente se alinean con lo establecido
en la ley, ya que no se ha encontrado un
caso que explicite directamente la necesi-
dad de otra clase o subclase de suelo no
contemplado en la ley, conforme la reali-
dad territorial.
La heterogeneidad del territorio no
puede ser considerada como sinónimo
de desorden, y una oportunidad para un
“sinceramiento” territorial que busque tan
solo identicar lo existente, sino debe ser
visto como la oportunidad que tienen los
territorios de construir sus propias realida-
des, en donde los componentes técnicos
se constituyen en una herramienta, que no
homogeniza realidades, sino conceptos
que permiten organizar el territorio de for-
ma práctica y coherente, lo cual permite
regular, controlar un recurso nito como
es el suelo.
En línea con lo expuesto, los tra-
tamientos urbanísticos que se asignan a
los polígonos de intervención territorial
determinados en la ley, pese a tener una
explicación de su establecimiento, no son
los únicos que se pueden asignar, ya que
se puede crear nuevos, conforme a rea-
lidades especícas, siempre que exista
un informe de factibilidad aprobado por el
concejo cantonal en la misma ordenanza
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BARROS, K., ALDEÁN, W. - Homologación de los conceptos e instrumentos de planicación en el Ecuador: los Planes de Uso y Gestión de Suelo. pp. 39-49 ISSN:1390-5007
que aprueba el PUGS. Sin embargo, de
igual manera se evidencia inobservancias
al proceso establecido en la normativa, lo
que vuelve a indicar el desconocimiento
de ley, más que la dicultad de aplicación.
Gonález Llanos y Chuquiguanga
Auquilla (2018, p. 105-106), realizaron en
el 2018 una revisión de los Planes de De-
sarrollo y Ordenamiento Territorial formu-
lados por los GAD municipales, previo a la
vigencia de la Lootugs, en tres provincias
del Ecuador, para identicar el cumpli-
miento especícamente de la disposición
transitoria cuarta del Copfp
3
(Asamblea
Nacional del Ecuador, 2010b); eviden-
ciando que, apenas el 29 % de los GAD
cumple con la disposición legal. Se señala
3 El Código Orgánico de Planicación y nanzas Públi-
cas determina, en su disposición transitoria cuarta, el
plazo para la elaboración de los instrumentos.
que parte de las razones es la inexisten-
cia de mecanismos de control en el ámbi-
to del ordenamiento territorial, el planea-
miento urbanístico y el uso y la gestión del
suelo; además de la reciente aplicación
de la Ley en temas de planicación. Esto
determina una escasa cultura de planica-
ción de los GAD.
Finalmente, un punto de discusión
es que, pese a que existan inobservancias
a la Lootugs desde el año 2016, y estas
sean consideradas como infracciones al
ordenamiento territorial según el artículo
106, numeral 4 de la ley
4
, la actualización
por modicación del instrumento está an-
clado en lo actualmente regulado, a doce
años de vigencia en su componente es-
4 El artículo 106 determina que es una infracción leve el
“aprobar o aplicar instrumentos de ordenamiento terri-
torial contrarios a lo establecido” en la Lootugs.
Figura 2. Resultados a nivel nacional homologación de conceptos
Fuente: Autores 2023.
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tructurante (clasicación y subclasica-
ción del suelo). La norma no establece el
incumplimiento de la ley como una causal
para su modicación, por lo tanto, pese a
que exista una inobservancia a la Lootugs,
y posiblemente un proceso administrati-
vo sancionatorio por ello, el instrumento
quedaría con estas inconsistencias doce
años, hasta que, por la temporalidad de
vigencia, la ley permita que sea reforma-
do o actualizado (Asamblea Nacional del
Ecuador, 2019).
La determinación de componente
estructurante del PUGS, como compo-
nente de largo plazo, desde la clasica-
ción y subclasicación del suelo, tiene la
nalidad de que la planicación tenga un
impacto en la realidad territorial a futuro;
sin embargo, esta particularidad de la limi-
tada cultura de planicación genera que
las inconsistencias que existen en su for-
mulación se queden así por el periodo de
vigencia establecido.
La elaboración de los Planes de
Uso y Gestión de Suelo constituyen un
avance dentro de los procesos de plani-
cación territorial, instaurados en el país
desde el año 2008, ya que es una herra-
mienta especíca que permite ejecutar en
acciones mucho más precisas, no solo la
caracterización territorial, sino la ejecución
misma de la política pública determinada
por el GAD como línea de desarrollo.
5. CONCLUSIONES
Con base en el presente estudio
se desprenden cuatro particularidades a
manera de conclusión.
Primero, pese a que la legislación
ecuatoriana establece una serie de con-
ceptos e instrumentos vinculantes y una
de sus nalidades es la homologación a
nivel nacional, la aplicación, en los prime-
ros planes de uso y gestión de suelo for-
mulados con esta base, es aún deciente.
El uso de los conceptos establecidos para
las clases y subclases de suelo, y de los
tratamientos urbanísticos, no es utilizado a
nivel nacional.
La inobservancia de la legislación
urbana en el Ecuador no se debe a la
inaplicabilidad de esta, desde el sentido
de que, genera una camisa de fuerza y
que los conceptos no se alinean con las
distintas realidades del territorio. Según
la evidencia especíca, la inobservancia
de la ley responde a un desconocimiento
de la normativa y a su reciente vigencia,
que requiere formar una cultura de plani-
cación en los gobiernos locales y en la
población en general.
Segundo, a partir de estas abs-
tracciones generadas es pertinente se-
ñalar un aspecto que sí limita el tener ins-
trumentos homologados a nivel nacional.
El proceso de adecuación de estos ins-
trumentos carece de sistematicidad por
la temporalidad establecida para su mo-
dicación o actualización, y los casos en
los que se puede modicar. La legislación
urbana del Ecuador establece una vigen-
cia de doce años para los PUGS, en su
componente estructurante, que no puede
ser modicado en ninguna circunstancia.
Por consecuencia, en los casos en los que
el GAD pertinente inobservó la ley y tiene
un instrumento que incumple la normativa,
se requiere una espera prolongada que
implica que el PUGS se aplique de mane-
ra inadecuada por el periodo establecido.
Si bien la inaplicabilidad está aso-
ciada a la falta de conocimiento de la ley,
es pertinente considerar que la plani-
cación además de multipropósito es in-
tersectorial y participativa, por lo que se
requiere del involucramiento en la toma
de decisiones de la sociedad en general,
de un instrumento que permitirá denir el
rumbo de su territorio por doce años.
Cuarto, con base en los hallazgos
evidenciados se desprenden algunas in-
terrogantes que pueden ser consideradas
para futuras investigaciones como, ¿de
qué manera la homologación de concep-
tos incide en los demás elementos del
PUGS, como los instrumentos de gestión
del suelo, la asignación de usos, las de-
terminaciones de ocupación? Y ¿cómo la
homologación de conceptos aporta a un
control de la aplicabilidad de la Ley?
6. REFERENCIAS
Asamblea Nacional del Ecuador. (2008).
Constitución de la República del Ecuador.
En Registro Ocial No. 449, 20 de octubre
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BARROS, K., ALDEÁN, W. - Homologación de los conceptos e instrumentos de planicación en el Ecuador: los Planes de Uso y Gestión de Suelo. pp. 39-49 ISSN:1390-5007
2008. le:///C:/Respaldo/TITULACION/RE-
FERENCIAS/CONSTITUCION_REPUBLI-
CA_ECUADOR_.pdf
Asamblea Nacional del Ecuador. (2010a).
Código Orgánico de Organización Terri-
torial, Autonomía y Descentralización. Re-
gistro Ocial No. 303.
Asamblea Nacional del Ecuador. (2010b).
Código Orgánico de Planicación y Finan-
zas Públicas. Registro Ocial No. 306.
Asamblea Nacional del Ecuador. (2010c).
Ley Orgánica de Participación Ciudada-
na. Registro Ocial No. 175.
Asamblea Nacional del Ecuador. (2016).
Ley Orgánica de Ordenamiento Territorial,
Uso y Gestión de Suelo. Asamblea Nacio-
nal. https://www.habitatyvivienda.gob.ec/
wp-content/uploads/downloads/2016/08/
Ley-Organica-de-Ordenamiento-Te-
rritorial-Uso-y-Gestion-de-Suelo1.pd-
f%0Ahttp://www.habitatyvivienda.gob.ec/
wp-content/uploads/downloads/2016/08/
Ley-Organica-de-Ordenamiento-Territoria
Asamblea Nacional del Ecuador. (2019).
Reglamento a la Ley Orgánica de Ordena-
miento Territorial, Uso y Gestión de suelo.
Registro Ocial No. 460.
Benabent-Fernandez de Cordoba, M.,
y Vivanco-Cruz, L. (2020). El sistema de
planicación cantonal del Ecuador: la
necesidad de su reforma. Íconos - Re-
vista de Ciencias Sociales, XXV(69),
163–179. https://doi.org/10.17141/ico-
nos.69.2021.4261
Benabent, M., y Vivanco, L. (2017). El or-
denamiento territorial y el urbanismo en el
Ecuador y su articulación competencial.
Ciudad y territorio: Estudios territoriales,
194, 713–726.
Cabrera, J. E. (2019). Lo urbano, la propie-
dad y la producción legislativa en Bolivia:
Una lectura desde el derecho urbanístico.
Investigación y Desarrollo, 18(2), 131–158.
https://doi.org/10.23881/idupbo.018.2-8e
Consejo Técnico de Uso Gestión
del Suelo. (2020). Resolución Nro.
0005-CTUGS-2020 Norma técnica de con-
tenidos mínimos, procedimiento básico de
aprobación y proceso de registro formal
de los PUGS y los planes urbanísticos
complementarios de los GAD municipales
y metropolitanos.
González Llanos, M. J., y Chuquiguanga
Auquilla, M. C. (2018). Los Planes de De-
sarrollo y Ordenación Territorial en Ecua-
dor a nivel cantonal. Estudio de caso de
la Zona 6 de planicación. Estoa, 7(13),
101–110. https://doi.org/10.18537/est.
v007.n013.a08
Parada, R. (2000). Derecho administrativo.
Ediciones jurídicas y sociales.
Pauta Calle, F. (2019). ¿Son técnicamen-
te viables los planes de uso y gestión de
suelo previstos por la ley ecuatoriana de
ordenamiento territorial? Eídos, 13, 39–54.
Presidencia de la Generalidad Valencia-
na. (2004). Ley 10/2004, de 9 de diciem-
bre, de la Generalitat, del Suelo No Urba-
nizable. Presidencia de la Generalidad
Valenciana.
Presidencia de la República de Peru.
(2022). Reglamento de Acondicionamien-
to Territorial y Planicación Urbana del
Desarrollo Urbano Sostenible. Decreto Su-
premo No 012-2022-Vivienda.
Ruiz Massieu, J. (1981). Introducción al
derecho administrativo mexicano, dere-
cho urbanístico. UNAM.
50
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2023
51
EÍDOS 23
2023
AZIMI, et al. - Structural Behaviour of Kenaf Fibre Lightweight Concrete Beams Modelling Via FEM-Abaqus. pp. 51-62 ISSN:1390-5007
1
Sayed Javid Azimi,
2
Abdulhai Kaiwaan,
3
Sayed Alem Azimi
1
Structural Engineering Faculty of Afghan International Islamic University. PhD candidate at Civil Engineering
at Delhi Technological University. s.javidazimi@gmail.com. ORCID: 0000-0003-2149-7768
2
Structural Engineering Faculty of Afghan International Islamic University. PhD candidate at Civil Engineering
at Delhi Technological University. kaiwaan38@gmail.com. ORCID: 0009-0008-2427-5902
3
Electrical Engineering faculty of Takhar University. alem.azimi@gmail.com. ORCID: 0009-0005-1451-164X
Structural Behaviour of Kenaf Fibre Lightweight
Concrete Beams Modelling Via FEM-Abaqus
Comportamiento estructural de vigas de hormigón ligero de bra
Kenaf Modulación mediante FEM-Abaqus
EÍDOS N
o
23
Revista Cientíca de Arquitectura y Urbanismo
ISSN: 1390-5007
revistas.ute.edu.ec/index.php/eidos
Recepción: 19, 07, 2023 - Aceptación: 14, 11, 2023 - Publicado: 01, 01, 2024
Resumen:
Este estudio presenta las propiedades estructurales de
vigas de concreto ligero de cáscara de palma de acei-
te con bras de kenaf (OPS-KFLC). El objetivo principal
de esta investigación fue investigar la ventaja potencial
de las bras de kenaf para mejorar las propiedades es-
tructurales de las vigas de OPS-RC. Esta investigación
se llevó a cabo mediante dos métodos: experimental
y, consecuentemente, modelado numérico. El trabajo
experimental se centró en dos vigas. La primera viga
se construyó con refuerzo completo de cortante y sin
bras (SI = 0% y con Vf = 0%), denominada como viga
de control. Mientras tanto, se construyó una viga más
con refuerzo completo de cortante (SI = 0%) y con una
fracción de volumen de bras de Vf = 1%. El trabajo ex-
perimental incluyó pruebas de exión de cuatro puntos
en vigas simplemente apoyadas. Posteriormente, se
realizó un modelado numérico con el software de mé-
todo de elementos nitos Abaqus para la calibración y
validación de los resultados experimentales. Primero,
se realizó un análisis de sensibilidad (malla y tiempo)
para obtener la mejor correlación con los resultados
experimentales. Luego, se utilizaron los resultados de
las pruebas de las vigas para la calibración en la in-
vestigación del modelado de elementos nitos (FEM).
La comparación de los resultados mostró que hay una
buena concordancia entre las pruebas experimentales
y los resultados del análisis de elementos nitos no li-
neales (NLFEA). En general, esta investigación demos-
tró una mejora de hasta un 37% en las propiedades es-
tructurales de las vigas de OPS-RC mediante la adición
de un 2% de bras de kenaf.
Palabras clave: Fibra de kenaf, resistencia al corte,
ductilidad, capacidad de carga, modo de fallo, con-
creto ligero.
Abstract:
This study presents the structural properties of oil
palm shell kenaf bre Lightweight concrete (OPS-
KFLC) beams. The main objective of this research
was to investigate the potential advantage of kenaf
ber for improving the structure properties of OPS-RC
beams. This investigation carried out by two methods
experimental and consequently numerical modelling.
The experimental work focused on two beams. First
beam constructed with full shear reinforcement and
without bre (SI = 0% and with Vf = 0%) denoted as a
control beam. Meanwhile one more beams with full shear
reinforcement (SI = 0%) and with bre volume fraction
of Vf = 1% constructed respectively. The experimental
work has been considered four point exural tests on
simply supported beam. Consequently, numerical
modelling with nite element method FEM software
Abaqus for calibration and validation of experiment
results considered. First, sensitivity analysis (mesh
and time) conducted up to acquire the best correlation
with experimental result. Then, the experiments result
of beams was used, for calibration in FEM modelling
investigation. The results comparison showed that
there is a good agreement between the experimental
test and nonlinear nite element analysis NLFEA
results. Generally, this investigation demonstrated up
to 37% improvement on structure properties of OPS-RC
beam by addition of Vf = 2%kenaf ber.
Keywords: Kenaf ber, Shear strength, ductility,
load carrying capacity, mode of failure, Lightweight
concrete.
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AZIMI, et al. - Structural Behaviour of Kenaf Fibre Lightweight Concrete Beams Modelling Via FEM-Abaqus. pp. 51-62 ISSN:1390-5007
1. INTRODUCTION
Lightweight aggregate concrete
(LWAC) is an important economic and ver-
satile material; nonetheless, it has lower
tensile strengths and a subsequently re-
duced shear resistance. As the LWAC has
a lower modulus elasticity, the structure de-
ects more and has a lower rate of loading
in cracking than typical concrete structure
(Almousawi, 2011). In addition, the usage
of LWAC in the concrete industry is still lim-
ited due of its lack of ductility and brittle-
ness (Arisoy, 2002). Oil palm shell (OPS)
is considered as a waste material, and
Malaysia alone produces over 4 million ton
OPS annually. OPS as coarse aggregate
have been found useful by a number of re-
searchers in producing LWAC. Teo et al.
(2006) concluded that 20% dead weight
of construction would decrease by replac-
ing sand aggregate with OPS. Numerous
articles on the physical, and material prop-
erties of OPS as lightweight aggregate for
making LWAC have been published. It was
also reported that the brittleness effect of
OPS-LWAC has yet to be fully mitigated
in the concrete industry (Alengaram et al.,
2013). Several investigations on the incor-
poration of different types of bres in the
mix in order to mitigate this issue has been
reported (Hassanpour et al., 2012; Carmo-
na et al., 2013; Chaallal et al., 1993).
However, it is worth noting that the
literature regarding structural properties of
OPS-RC added with bre is rather limited.
Shagh et al. (2013) enhanced the struc-
tural properties of OPS-RC with steel ber.
However, steel ber is deemed uneco-
nomical and scarce as it comes from non-
renewable resources. Therefore, research-
ers have been investigating on a suitable
substitute for steel bers. The incorpora-
tion of natural bres in concrete as a viable
replacement of conventional steel bers is
of immense interest as it is more economi-
cal and environmentally friendly in promot-
ing “green” structures (Deka et al. (2013).
Akil et al. (2011) revealed that the tensile
strength of kenaf bre is between 400-550
MPa, which is higher than other natural
bres, such as sisal and jute. Therefore,
kenaf ber is capable of improving the
structural properties of OPS-RC. However;
study on kenaf bres added to OPS-RC
structures has yet been published. There-
fore, it is essential to investigate the poten-
tial advantages of kenaf ber in order to
enhance the structural properties of OPS-
RC beams. From a structural standpoint,
the primary reason for adding ber is to
improve structural properties of concrete
through the ber ability. Fiber bridging
over the cracks leads to increase shear,
moment, ductility, punching resistance,
stiffness and reduce cracks widths. Fibre
acts as a multi-dimensional matrix and en-
hances the bond between the matrix that
in turn increases the structural integrity of
the concrete (Hassanpour et al., 2012).
It is apparent that the inclusion of
bres brings about signicant desirable
characteristics as compared to ordinary
concrete. It could also be concluded that
natural bre, such as kenaf has the poten-
tial to serve as a bre reinforced concrete
owing to its favourable properties as dis-
cussed above. Fibre contents in excess
of 2% by volume fraction results in poor
workability which was pointed out by sev-
eral investigations. Hence, this research
tested three volume fraction (Vf = 0%,
Vf = 1% and Vf = 2%) of bre into the OPS-
RC beams experimentally. Several study
reported, addition of different types of -
bres increased the shear strength of con-
crete structures and changed the failure
mode from shear to bending. Thus, this re-
search aimed to substitute kenaf bre as a
part of shear reinforcement in beams. Sub-
stantial amount of work has been carried
out on material properties of OPS-LWAC
concrete, but limited work has been done
to study the inuence of bres on structur-
al performance of the OPS-RC, especially
kenaf bre. It is, therefore, expected that
the incorporation of kenaf ber may im-
prove the structural properties of OPS-RC
(strength, ductility, crack propagation and
mode of failure). It is also anticipated that
kenaf bre may serve as part of shear re-
inforcement to reduce the amount of shear
reinforcement from OPS-RC beams. In or-
der to investigate the efcacy of kenaf -
bres as reinforced concrete, experimental
and simulation work is carried out. Abaqus
will be used to model the OPS-KFRC as it
was proven as an effective tool to study the
issues above (Shagh, et al., 2013; Teo et
al., 2006, Mannan and Ganapathy, 2002).
53
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Numerical modelling of ber rein-
forced concrete beam with different pro-
posed model for FRC was investigated
through FEM software Abaqus by Abbas
et al. (2010). The ber behaviour within ma-
trix is characterised by its tensile strength.
“Brittle cracking model” that is available in
the Abaqus material model was adopted
to describe the concrete behaviour as in
tensile cracking. From the study Lok and
Xiao (1999) proposed model demonstrat-
ed the tensile post cracking behaviour of
FRC structure better than other models
due to the following reasons. Firstly, dif-
ferent ber specication can be dened
such as ber volume fraction, aspect ratio
and bond stress. Secondly, the orientation
factor or randomness distribution of ber
can be considered. Thirdly, this model is
capable of modelling of tension softening
and hardening behaviour by considering
the variables. Finally, a good correlation
between numerical modelling and ex-
perimental result can be obtained. Fur-
thermore, Abbas et al. (2012) carried out
a study on the structural behaviour of a
simply-supported FRC beam with Abaqus.
The FRC constitutive model proposed by
Lok and Xiao (1999) was adopted in the
research to describe the tensile behav-
iour of ber with “Brittle cracking models”.
Firstly, calibration study was carried with
existing experimental data. Subsequently,
parametric study on bre content varied
from 0 – 2.5% were conducted after the ac-
curate calibration was obtained. The nd-
ing based on load deection and crack-
ing pattern indicated that the inclusion of
ber improves the structural behaviour of
the concrete structure. Hence, the present
research aimed to study the behaviour of
OPS-RC beams upon the inclusion of ke-
naf bres and to determine the potential of
kenaf bres as part of the shear reinforce-
ment in the beams.
2. PREPARATION OF REINFORCED
CONCRETE BEAMS FOR TESTING
The present research centres on
both experimental work and numerical
modelling. The experimental work focuss-
es on the addition of kenaf ber in OPS-RC
reinforced concrete beams under labora-
tory conditions. The results obtained from
the experimental work were used to cali-
brate the numerical model before further
parametric studies are carried out.
Table 1 lists three sets of concrete
mixture proportions for ve beams. Kenaf
bres included in the mixtures are 30 mm
of length with a diameter between 0.1 mm
to 2 mm as shown in Fig. 1. Super-plasti-
cizer was added to achieve the required
slump. The concrete mixture used in the
fabrication of all specimens has a slump in
the range of 95 mm to 105 mm.
Table 1. Mixture of concrete
Ingredients Kg/m³ Kg/m³
Concrete Mix 1 Mix 2
Kenaf ber (Vf = 1%) 0 1
Coarse aggregate
(OPS)
308 308
Super plasticizer
(Liter/m³)
5 5
Fine aggregate(sand) 848 848
W/C ratio 0.4 0.4
Cement 510 510
Fig. 1. Kenaf ber (cut 30 mm length)
Fig. 3. Main reinforcement arrangement
& dimensions of The beam
Fig. 2. Loading arrangement and dimensions of the beam
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2.1 Testing
Static loading test was conducted
using a hydraulic machine under two-point
loading. The three linear variable differen-
tial transducers (LVDT) in the actuator was
used to determine the mid-span displace-
ment whilst the load cell indicated the ap-
plied. The cracking of the beams was
marked by numbering all the cracks and
their location. The loading arrangement and
reinforcement properties of the beam are
shown in Fig. 2 and Fig. 3. The beams were
initially designed by Euro code 2 with shear
reinforcement less than that is required to
cause shear failure. The test was carried out
on the 56th day in order to ensure that the
OPS-RC beams added with kenaf were fully
hardened. Concrete beams under laborato-
ry conditions. The results obtained from the
experimental work were used to calibrate
the numerical model before further para-
metric studies are carried out. Table 1 lists
three sets of concrete mixture proportions
for ve beams. Kenaf bres included in the
mixtures are 30 mm of length with a diameter
between 0.1 mm to 2 mm as shown in Fig. 1.
Super-plasticizer was added to achieve the
required slump. The concrete mixture used
in the fabrication of all specimens has a
slump in the range of 95 mm to 105 mm.
The load arrangement and dimension of the
beams are given in Figure 3.11. The exural
test was carried out using the MTS hydraulic
machine with a capacity of 300 kN. The hy-
draulic pressure was connected to a com-
puter that records the data and displays the
force applied on a graph. A thin coat of ‘best
temp’ paint (white wash) was applied on the
surface of the beams to improve the con-
crete cracking visualization during the test-
ing. The strain gauge was attached at the
middle of shear span with a position of 45
degree in order to record the shear strain.
The exural strain of concrete is measured
through the strain gauge attached at the
bottom of the mid span of beam based on
recommendation of Fernando et al (2003).
The deection of the beams during testing
were obtained from three linear variable dif-
ferential transducers (LVDT) placed on the
mid span of the beams.
3. NUMERICAL SIMULATION
PROCEDURE
The numerical modelling is ac-
complished by means of NLFEA built in
Abaqus. Fig. 4 briey explains the numeri-
cal work procedure conducted through
Abaqus.
Figure 4. Numerical analysis procedure with FEM software
(Abaqus)
The geometry of the beam is mod-
elled similarly to the beam considered
in the experimental work created in the
part module by entering the dimensions
(length, width and height), thickness of
the cover, as well as reinforcements. In
order to simulate the experimental con-
ditions, steel plates of 10 mm thickness
and 20 mm width extending across the
breadth of the beam were added at the
support and loading points. The steel
plate for loading points and support point
assigned linear elastic property where the
cracking is not allowed. This was done to
prevent convergence, where the model
could become numerically unstable. In
order to reduce the duration for the ana-
lysing, a half beam (1500 mm long, 150
mm high and 75 mm wide) was modelled
symmetrically along the z-axis as illustrat-
ed in Figure 5.
After the geometry model has
been constructed, the material proper-
ties of OPS-KFRC and reinforcement are
assigned into brittle cracking concrete
model. The effect of the bres as rein-
forcement was adopted in the tension
part of the concrete models, as post peak
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tensile strain softening or hardening de-
pends on the amount of bres. Also, the
bres effect on shear response concrete
structure considered by using the “shear
retention” part of Abaqus concrete mod-
el. Shear retention is used to allow for the
impact of aggregate interlock and dowel
action. After all the aforementioned set-
tings are arranged, the model is then sub-
mitted to the analysis procedure. At the
calibration stage of this study, numerical
modelling is carried out by using beams
with Vf = 0%, Vf = 1% ber content and
full shear reinforcement SI = 0%. Once an
acceptable correlation was obtained, the
parametric studies based on two distinct
parameters volume fraction of ber (Vf)
and stirrups spacing incensement (SI)
were performed. The NLFEM is used to
calibrate and validate the results obtained
from the experimental work, and then fol-
lowed by further parametric studies. The
numerical modelling was carried out by
using quasi-static analysis in Abaqus/Ex-
plicit with brittle cracking concrete model.
4. RESULTS AND DISCUSSION
The load-deection relationships
of beams that were acquired in the experi-
mental works were used to calibrate and
validate the FE predictions. The modulus
of elasticity of 18.5 GPa was used for all
beams. A number of sensitivity studies
mesh were also performed as shown in
Figures 6 and sensitivity of time as shown
in Figure 7. This was conducted to corre-
late experimental results with our nite ele-
ment model as it is both mesh and time
dependent. The mesh adopted has an el-
ement size of 15 mm was selected once
the sensitivity analysis mesh and time was
Figure 5. Half of the beam model in Abaqus with dened boundary condition along-z- symmetrical
Table 3.3. Material properties of concrete and steel reinforcement
Material properties of concrete Material properties of steel reinforcement
Compressive strength 20 MPa Density 7850 kg/m³
Density 2000 kg/m³ Modulus of elasticity 200 GPa
Modulus of elasticity 18.5 GPa Poisson’s Ratio 0.3
Poisson’s Ratio 0.2 Yield stress for main reinforcement 610 MPa
Strain value for compression -0.0035
Ultimate stress for main
reinforcement
650 MPa
Strain value for tension of OPS-RC 0.001 Yield strain for main reinforcement 0
Strain value for tension of OPS-
KFRC
0.006 Ultimate strain for main reinforcement 0.1
Tensile strength of concrete 2 MPa Yield stress for shear reinforcement 510 MPa
Shear retention factor 0.5 Density 7850 kg/m³
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performed. By reducing the mesh size to
15 mm the duration of the analysis of each
model increased up to 10 hours. There-
fore, the mesh sizing associated with 15
mm together with T2 were selected it pos-
sesses a good correlation with the experi-
mental data. Figure 6 shows kinetic en-
ergy plots to determine failure for beams
of calibration work. The failure point on the
FE investigation in Abaqus is decided via
the kinetic energy of the beam. In present
calibration work and following parametric
modelling, the failure point is determined
based on the sudden high jump in the ki-
netic energy. The sudden high rise of ki-
netic energy indicates that the sudden
movement of structure which specied the
presence of wide cracks within the mem-
ber which representing the structure was
under failure stage as demonstrated by
Syed Mohsin (2012).
The failure point on the FE investi-
gation in Abaqus is decided via the kinetic
energy of the beam. In present calibration
work and following parametric modelling,
the failure point is determined based on
the sudden high jump in the kinetic en-
ergy. The sudden high rise of kinetic en-
ergy indicates that the sudden movement
of structure which specied the presence
of wide cracks within the member which
representing the structure was under
failure stage. The comparisons between
the experimental and numerical results
are shown in Fig. 7 and Fig. 8 with the
key parameters summarised in Table 2.
It was discovered that load-deection
curves of the FE model results were in
good agreement with the experimental
results. It is observed that experiment
result has stiffer load-deection curve
as compared to FE model with volume
fraction of Vf = 0%. In addition, the beam
with ber volume fraction of Vf = 1% cor-
relates better in terms of stiffness and ul-
timate displacement.
A comparison between the exper-
imental and numerical MESH and TIME
analysis results is presented in Fig. 9 and
Fig. 10, for both beams without and with
bres denoted by symbols (Vf = 0%) and
(Vf = 1%), respectively. The key values
are summarised in Table 2. There is good
agreement between the two sets of data.
Figure 6. Kinetic energy plots to determine failure for
calibration work
Figure 7. Load-deection curves for mesh
analysis with SI = 0%
Figure 8. Load-deection curves for time analysis
with SI = 0%
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4.1 Parametric Studies
Following the calibration work,
parametric studies are conducted with two
broad parameters, kenaf bres volume
fraction (Vf) and the increase in stirrups
spacing (SI). The effects of bres amount
on structural enhancements are studied by
six-volume fraction of kenaf bres which
are Vf = 0%, Vf = 0.5%, Vf = 1%, Vf =
1.5%, Vf = 2% and Vf = 2.5% on three
stirrups spacing arrangement of SI=0%,
SI=50% and SI= 100%. Furthermore, the
beams were modelled with reduced shear
reinforcement in order to induce a shear
mode of failure. The additions of bres
for improving shear strength of the beam
in case of changing the mode of failure
from shear to bending are examined. The
stress-strain relationship in tension that
was adopted in the parametric studies are
shown in Fig. 11 and with the main values
summarised in Table 3.
The load- deection curves in Fig.
12 and Fig. 13 display that the beam with-
out bres failed prematurely suggesting a
sudden brittle mode of failure which as-
sociated with shear strength insufciency.
Figure 11. Stress-strain relations in tension for parametric
studies
Figure 9. Load-deection curve of OPS-RC beam with
SI = 0%
Figure 10. Load-deection curve of OPS-KFRC beam with
SI = 0%
Table 2. Calibration results summary for beams with full shear reinforcement
Beam
Py
kN
δy
mm
Pu
kN
δu
mm
Pma
kN
µ=δu/δy
EX (Vf = 0%) 58.0 6.9 73.0 13.0 77.0 1.8
FE(Vf = 0%) 61.0 9.0 73.9 12.9 73.9 1.4
EX(Vf = 1%) 69.0 9.9 70.1 28.1 84.5 2.8
FE (Vf = 1%) 64.5 9.0 70.4 27.9 81.9 3.1
Table 3. Tensile stress-strain parameters
or OPS-RC
Point Strain (‰)
Stress, Vf = 0%
(MPa)
Origin 0.00 0.00
Peak tensile
stress (A)
0.10 2.00
Ultimate tensile
strain(B0)
1.00 0.00
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As compared to control beam, the beam
with ber illustrates signicant increase in
strength, stiffness and ductility that is more
vital pertaining for design considerations.
Inspection of the load deection show
that by increasing the amount of ber the
stiffness, load at yield (Py), and maximum
load (Pmax) consistently increases. The
ductility ratio shows improvement upon
the inclusion of bre up to a certain extent,
nonetheless beyond this limit, the ductility
behaves otherwise. This is due to the ad-
dition of more kenaf ber, as the amount of
kenaf ber increases, the beam became
stiffer and deects less which is essentially
contributed by the ber acting as pull-out
mechanism and cracks arrestor which
cause multiple cracking to the beam.
Hence, it is apparent that kenaf ber in-
creased the shear capacity of the beam
as the mode of failure changed from shear
failure to more bending ductile one. There-
fore, the improvement of shear strength
due to bres endorses their possibility to
substitute conventional shear reinforce-
ment that in turn suggests that the bres
signicantly increase structure properties
of OPS-RC beam.
Fig. 13. Load-deection curves for OPS-KRFC beams with
SI = 50%
Fig. 12. Load-deection curves for OPS-KRFC beams
with SI = 100%
Table 4. Results summary for parametric studies for beams with SI = 100%
Vf (%)
Py
(KN)
δy
(mm)
Pu
(KN)
δu
(mm)
Pmax
(KN)
µ=δu/δy
0% 50.30 8.00 50.30 8.00 50.40 1.00
0.50% 57.80 9.20 70.90 10.60 67.44 1.15
1% 61.50 9.20 79.98 16.94 78.16 1.84
1.50% 63.00 9.20 75.38 21.90 79.11 2.38
2% 64.50 9.20 74.48 24.93 80.49 2.71
2.50% 66.00 9.20 80.10 20.90 81.63 2.27
Table 5. Results summary for parametric studies for beams with SI =50%
Vf (%)
Py
(KN)
δy
(mm)
Pu
(KN)
δu
(mm)
Pmax
(KN)
µ=δu/δy
0% 33.61 6.00 33.61 6.00 33.61 1.00
0.50% 51.46 9.00 51.46 9.00 51.46 1.00
1% 58.60 9.40 64.50 10.90 64.50 1.16
1.50% 60.20 9.40 73.87 15.50 74.84 1.65
2% 61.60 9.40 74.24 16.95 77.59 1.80
2.5% 62.80 9.40 72.48 20.50 79.69 2.18
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4.2 Principal Strain Contour
The principal strain contours of
beams at failure phase with SI = 0%, is
presented in Fig. 14. In order to observe
the contours at failure, the principal strain
range is selected between an ultimate
tensile strain of 0.001 cracking strain for
beams without bres and 0.006 pull-out
strain for OPS-KFRC beams and an ulti-
mate compressive strain of -0.0035. The
grey colour highlighted as tensile failure in
principal strain contour of beam represent-
ing the area where exceeding the ultimate
tensile strain 0.006 for OPS-KFRC and
0.001 for OPS-RC while the region of com-
pressive failure are highlighted in black
where the value exceeds the maximum
compressive strain. It was found that the
failure of beams were considered by ten-
sile cracking at the bottom of middle point
of the longest span of beam (at the sec-
tion where the loads (P) were applied) and
top of central support. By associating the
contour of beams with different percent-
age of ber (Vf), it is observed cracking
formation decreases by increases in bre
amount. Throughout the analysis, only one
of these small cracks developed earlier
will continue to propagate into a large one.
This led to a different location for the single
main crack at failure in the beams. More-
over, the pull-out failure region is limited to
the narrow zone that situated at the areas
of tensile cracking as show for OPS-KFRC
beams. Furthermore, it is observed from
the cracking pattern the beams without -
ber showed high expanded compression
zone and diagonal cracking since more
ber added the cracking pattern concen-
trated at mid-span and showed altering of
mode of failure. However, the beams with
insufcient amount of ber did not exhibit
cracking pattern more limited at mid-span
of the beam that indicates the importance
of the amount of ber for altering the mode
of failure. For instance the beams with full
shear reinforcement when added ber up
to Vf = 0.5% the cracking pattern indicated
Figure 14. Principal strain vector for beams with SI = 0% and (a)Vf = 0%, (b) Vf = 0.5%, (c) Vf = 1%, (d) Vf = 1.5%, (e) Vf = 2%
and (f) Vf = 2.5%
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mode of failure not altered since added -
ber up to Vf = 1% the cracking pattern con-
centrated at mid-span and mode of failure
properly altered from shear to bending.
This suggest that the pull-out mechanism
and bridging mechanism of bres caused
to restrained cracks propagation and in-
creased the tensile characteristic of OPS-
KFRC structure and prevent from diagonal
cracking. Meanwhile the mode of failure of
beam with sufcient amount of ber altered
from sudden shear to ductile bending.
4.3 Comparative Study of Control Beam
Using Non-Dimensional Ratios
In this section, the overall compari-
son between the beams with various -
bres content and stirrups arrangement are
made by taking the control beam (Vf = 0%
and SI = 0%). Normalised value with duc-
tility and energy absorption is by dividing
them with associated control beam. Con-
siderations on each normalised value are
made to conclude the effectiveness of -
bres on mentioned structural response.
4.3.1 Strength Ratio
The ratio of load at yield to the con-
trol beam (Py/Py0) and load at max to con-
trol beam (Pmax/ Pmax,0) shown in Fig. 15
and Fig. 16 respectively. Similar trend was
observed for the load at max (Pmax) and
load yield (Py) as compared to the control
beam. By the the addition of more bres
(Vf) both values increased steadily. Beams
without bres and with reduced shear re-
inforcement (SI = 50% and SI = 100%)
showed a decrease in load at max and
load at yield ratios as compared to control
beam. The bre act multi-dimensional into
the matrix that improve the bond between
the matrix and caused to increase the load
at yield (Py ). Also, upon crack initiation,
the ber act as crack bridging or pull-out
mechanism and the occurrence of multiple
cracking causes the load at max (Pmax) to
increase.
Adding bres at Vf = 0.5% and at
Vf = 1% with SI = 50% restored the capa-
bility of Py and Pmax level of the control
beam respectively. Meanwhile, the beam
with SI = 100% at Vf = 1% and Vf = 1.5%
restored the capability of Py and Pmax
level of the control beam respectively. The
highest improvement of Py/Py0 and Pmax/
Pmax, 0 ratio was achieved beams with
SI = 0% at Vf = 2.5% up to 12.2% and
11.2% respectively. This concludes that
the addition of kenaf ber into the mixture
considerably enhanced the strength (Py
and Pmax) of OPS-RC structures.
4.3.2 Ductility Ratio
Fig. 17 illustrates the results for the
ratio of ductility ratio for each beam and
that in the control beam plotted against -
bre volume fraction on three stirrups spac-
ing arrangement SI = 0%, SI = 50% and
SI = 100%. There was a considerable in-
crease in the ductility ratio especially for
beams with SI = 0% at Vf = 1.5% up to
212% as compared to control beam. For
beams SI = 50% and SI = 100% the maxi-
mum ductility enhancements are achieved
at Vf = 2% and Vf = 2.5% respectively.
The ductility trend shows improve-
ment for all beams with shear reinforce-
ment arrangement SI = 0%, SI = 50% up
to a certain limit, beyond that the ductility
dropped. The optimum amount of ber was
found to be Vf = 1.5% and Vf = 2% with
Fig. 16. Ratio of yield load to that of the control beam
(SI = 0%, Vf = 0%)
Fig. 15. Ratio of maximum load to that of the control
specimen (SI = 0%, Vf = 0%)
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AZIMI, et al. - Structural Behaviour of Kenaf Fibre Lightweight Concrete Beams Modelling Via FEM-Abaqus. pp. 51-62 ISSN:1390-5007
SI = 0% and with SI = 50% respectively.
The beams with SI = 100% the ductility
consistently increased by increasing the
amount of ber. This is due to the shear re-
inforcement taken-out from the beam. Itis
observed, that the ductility ratio decreas-
es when the shear reinforcement reduced
from the beams. As the shear reinforce-
ment reduced, a high amount of bres was
needed for achieving the same capability
of ductility. It was found that when shear
reinforcement spacing increased from the
beam up to 50% and 100%, with addition
of Vf = 1% and Vf = 1.5% the same capac-
ity of ductility with control beam was re-
stored. It indicates that the improvements
in ductility are reduced when more than
optimum amounts of bres are added.
This can be explained as effectiveness of
bres’ in bridging cracks and limiting their
opening. It was observed, crack propa-
gation was delayed leading to enhanced
ductility of the OPS-KFRC structures as
more ber content added to the beam,
caused the became stiffer and result in
failure at small amount of deformation as
explained by Syed Mohsin (2012).
5. CONCLUSION
It can be concluded; Kenaf ber
showed good compatibility in order to im-
prove the structure properties of OPS-RC
beams. Thus, ber with crack-bridging
mechanism or pull-out mechanism re-
strained the crack opening and increased
the strength (Py and Pmax) and as well as
increased the ductility up to certain limit.
In addition, kenaf bres were efcient for
improving the tensile strength of OPS-RC
to prevent from diagonal-tension cracking
and caused to change the mode of failure
of OPS-RC beams from shear to bending.
Hence, it is claried that kenaf ber with
adequate amount could increase the shear
capacity of beam as the mode of failure
of beam changed from shear to bending.
Therefore, this is conrmed that by addi-
tion of a proper amount of kenaf ber pos-
sible to reduce the amount of shear rein-
forcement from OPS-RC beams. It is highly
recommended to use kenaf ber with an
adequate amount into OPS-RC structure
for producing green concrete structure
and improving the structure properties of
OPS-RC beams.
• Then nonlinear nite element analy-
sis program (Abaqus) successfully
had been used to calibrate and vali-
date against experimental results.
Abaqus has shown the capabil-
ity to model the OPS-KFRC beams,
and the calibration results showed a
good agreement with experimental
results
• Kenaf bre showed favourable con-
tribution in improving the strength
(Py and Pmax) and ductility as well
as changing the mode of failure of
OPSKFRC beams. The addition of
ber at Vf = 2% into the beam with
SI = 0% demonstrates the increase
in strength of Py and Pmax up to
31% and 37%, respectively.
• It is also observed that the ductility
ratio is increased; nonetheless only a
certain limit of bre inclusion should
be observed as the inclusion beyond
this limit exhibits poor ductility.
• mode of failure of beams with an
adequate amount of ber changed
from shear to bending as illustrated
by the beam with SI = 100% added
ber at Vf = 2%.
• Cracking pattern indicated that with
a sufcient quantity of ber the mode
of failure of beams changes from
shear to bending as illustrated by
adding a minimum bre of Vf = 1%
Vf = 1.5% and Vf = 2% into the
beams with SI = 0%, SI = 50% and
SI = 100% respectively.
Fig. 17. Ratio of ductility ratio to that of the control beam
(SI = 0%, Vf = 0%)
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AZIMI, et al. - Structural Behaviour of Kenaf Fibre Lightweight Concrete Beams Modelling Via FEM-Abaqus. pp. 51-62 ISSN:1390-5007
ACKNOWLEDGMENT
This study is partly funded by the
Ministry of Higher Education, Afghanistan.
Sayed Javid Azimi wishes to thank Minis-
try of Higher education of Afghanistan for
support by this research grant.
6. REFERENCES
Akil, H.M., Omar, M. F., Mazuki, A.A.M.,
Saee, S., Ishak, Z.A.M., & Abu Bakar, A.
(2011). Kenaf ber reinforced composites:
A review. Materials & Design, 32(8–9),
4107–4121.
Alengaram, U. J., Muhit, B.A.A., & Jumaat,
M.Z.B. (2013). Utilization of oil palm ker-
nel shell as lightweight aggregate in con-
crete–a review. Construction and Building
Materials, 38: 161-172.
Almousawi, A.N. (2011). Flexural and
Shear Performance of High Strength Light-
weight Reinforced Concrete Beams. Uni-
versity of Illinois at Chicago, United States.
Carmona, S., Aguado, A., & Molins, C.
(2013). Characterization of the proper-
ties of steel ber reinforced concrete by
means of the generalized Barcelona test.
Construction and Building Materials, 48:
592-600.
Chaallal, O., Nollet, M.J., & Perraton, D.
(1998). Shear strengthening of RC beams
by externally bonded side CFRP strips.
Journal of Composites for Construction.
2(2): 111-113.
Deka, H., Misra, M., & Mohanty, A. (2013).
Renewable resource based “all green
composites” from kenaf biober and
poly(furfuryl alcohol) bioresin. Industrial
Crops and Products, 41: 94–101.
Hassanpour, M., Shagh, P., & Mahmud,
H.B. (2012). Lightweight aggregate concrete
ber reinforcement–a review. Construction
and Building Materials, 37: 452-461.
Mannan, M.A., & Ganapathy, C. (2002a).
Engineering properties of concrete with oil
palm shell as coarse aggregate. Construc-
tion and Building Materials, 16(1): 29-34.
Shagh, P., Mahmud, H., & Jumaat, M. Z.
(2011b). Effect of steel ber on the me-
chanical properties of oil palm shell light-
weight concrete. Materials and Design,
32(7): 3926-3932.
Teo, D.C.L., Mannan, M.A., & Kurian, V.J.
(2006b). Structural concrete using oil palm
shell (OPS) as lightweight aggregate.
Turkish Journal of Engineering and Envi-
ronmental Sciences, 30(4): 251-257
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TELLO, C., VEGA, J. - Cinco pautas para promover la residencia, Centro Histórico de Quito, eje 24 de Mayo. pp. 63-79 ISSN:1390-5007
1
Christian Andrés Tello Navarrete,
2
Julio Vega Betancourt
1
Universidad Central del Ecuador, Quito, Ecuador. cristian_tello_navarrete@hotmail.com.
ORCID: 0009-0004-4487-9237
2
Universidad Central del Ecuador, Quito, Ecuador. julioluvb@gmail.com. ORCID: 0000-0002-4618-0321
Cinco pautas para promover la residencia,
Centro Histórico de Quito, eje 24 de Mayo
Five guidelines to promote residency, Historic Center of Quito,
axis 24 de Mayo
EÍDOS N
o
23
Revista Cientíca de Arquitectura y Urbanismo
ISSN: 1390-5007
revistas.ute.edu.ec/index.php/eidos
Recepción: 05, 11, 2023 - Aceptación: 24, 11, 2023 - Publicado: 01, 01, 2024
Resumen:
Este estudio investiga la evolución histórica y los de-
safíos contemporáneos de la Avenida 24 de Mayo, en
Quito, Ecuador, una área que ha sido testigo de cam-
bios signicativos a lo largo de los años. Inicialmente
conocida como la quebrada de Ullaguangua-huayco,
y rebautizada como Jerusalén en el siglo XVII, esta vía
sirvió como fuente de abastecimiento de agua y marcó
el límite sur de la ciudad hasta nales del siglo XX.
A partir de la década de 1930, la zona experimentó
procesos de migración, tugurización, segregación so-
cial y desafíos, como la inseguridad, la prostitución y
la informalidad, problemáticas que persisten en la ac-
tualidad. El municipio implementó intervenciones con
el objetivo de “integrar” esta área al Centro Histórico
de Quito, designado Patrimonio de la Humanidad en
1987. Sin embargo, muchas de estas iniciativas han
delineado una frontera evidente entre el centro turísti-
co-comercial y los barrios circundantes.
Además, equipamientos de gran escala como el Mer-
cado de San Roque, el expenal García Moreno y la
exterminal terrestre Cumandá, han contribuido de
manera indirecta a la disminución del uso residencial,
incentivando una mayor actividad comercial, especial-
mente informal, en la Avenida 24 de Mayo.
Esta investigación destaca, que las políticas centradas
exclusivamente en la preservación patrimonial no han
abordado de manera efectiva los problemas sociales
arraigados en la zona. La percepción de inseguridad
ha aumentado y la actividad comercial en ciertas ca-
lles ha experimentado declives notables.
Se plantea una propuesta que se enfoca en promo-
ver la residencia mixta y la inclusión social, como base
para revitalizar el tejido social del sector. Buscamos
fomentar un sentido de identidad y cuidado de los
inmuebles y del espacio público, a través de las ex-
periencias cotidianas de los residentes. Esta investi-
gación presenta cinco pautas concretas, que aprove-
chan la inuencia de la estación del metro de Plaza
de San Francisco y la implementación de una estación
de transferencia bajo el Boulevard de la 24 de Mayo.
Estas pautas incluyen la creación de un deicomiso y
un operador urbano, el control de plusvalías, la trans-
ferencia de recursos, la mejora del espacio público y
la normativa, todo ello con el objetivo de beneciar a la
población más vulnerable.
Este escrito analiza la historia y los retos actuales de
la Avenida 24 de Mayo, y presenta una propuesta in-
tegral que combina aspectos sociales y urbanísticos
para su revitalización. Se busca mejorar la calidad de
vida de los residentes y fortalecer la cohesión social
en el área.
Palabras clave: Quito; Avenida 24 de mayo; transfor-
mación urbana; gentricación.
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TELLO, C., VEGA, J. - Cinco pautas para promover la residencia, Centro Histórico de Quito, eje 24 de Mayo. pp. 63-79 ISSN:1390-5007
1. INTRODUCCIÓN
La quebrada de Ullaguangua-
huayco, cuyo signicado es “río de galli-
nazos”, fue renombrada por los españoles
como Jerusalén, a inicios del siglo XVII,
tiempo en el cual abastecía de agua a va-
rios sectores del Quito antiguo y congu-
raba el límite físico de la ciudad hacia el
sur hasta nales del siglo XX (Marín, 2003).
Esta quebrada fue rellenada y canalizada
en el año de 1922, cuando nació la Av. 24
de Mayo, nuestro objeto de estudio.
El sector ha estado inmerso, des-
de 1930, en procesos de migración, tu-
gurización, segregación social, desigual-
dades económicas y conictos sociales
relacionados con inseguridad, prostitu-
ción e informalidad, los cuales son recu-
rrentes hasta la actualidad. Frente a estas
problemáticas, el municipio ha desarro-
llado varias intervenciones que tuvieron
como objetivo “integrar” este espacio a
las dinámicas del Centro Histórico (CHQ),
declarado como Patrimonio Cultural de la
Humanidad en 1987.
Los proyectos de intervención en
el espacio público, los equipamientos de
gran escala y las trasformaciones socioe-
conómicas nacionales, que tuvieron inje-
rencia en el desarrollo de Quito, afectaron
directa e indirectamente a la 24 de Mayo.
Los proyectos de espacio público con im-
pacto directo en el sector tuvieron como
objetivo mejorar la imagen urbana y vincu-
lar el sector con las dinámicas planica-
das para el Centro Histórico; sin embargo,
marcaron claramente una frontera entre el
centro turístico-comercial (núcleo central)
y los barrios tradicionales que rodean el
mismo (área de amortiguamiento).
Por otro lado, los equipamientos
de escala zonal o de ciudad como el Mer-
cado de San Roque, el expenal García
Moreno y la exterminal terrestre Cumandá,
contribuyeron indirectamente en reducir el
uso residencial, puesto que, su presencia
y funcionamiento incrementó notablemen-
te la actividad comercial principalmente la
informal, en la 24 de Mayo. Cabe recalcar
que el desplazamiento del uso residencial
y su conformación como centros comer-
ciales y turísticos es una constante en va-
rios centros históricos del mundo.
Las políticas exclusivamente patri-
moniales no han considerado al tejido so-
cial del sector, arraigando en el territorio
los conictos heredados desde mediados
addressed the entrenched social problems in the
area. The perception of insecurity has increased, and
commercial activity in certain streets has signicantly
declined.
A proposal is put forth that focuses on promoting
mixed residency and social inclusion as the basis for
revitalizing the social fabric of the sector. The goal is
to foster a sense of identity and care for properties
and public spaces through the daily experiences
of residents. This research presents ve specic
guidelines that leverage the inuence of the Plaza de
San Francisco metro station and the implementation of
a transfer station under Boulevard de la 24 de Mayo.
These guidelines include the creation of a trust and
an urban operator, the control of land value increases,
resource transfer, public space enhancement, and
regulation, all with the aim of beneting the most
vulnerable population.
This writing analyzes the history and current challenges
of Avenida 24 de Mayo, presenting a comprehensive
proposal that combines social and urban aspects for its
revitalization. The aim is to improve the quality of life for
residents and strengthen social cohesion in the area.
Keywords: Quito; 24 de Mayo Avenue; urban
transformation; gentrication.
Abstract:
This study investigates the historical evolution and
contemporary challenges of Avenida 24 de Mayo in
Quito, Ecuador, an area that has witnessed signicant
changes over the years. Initially known as Quebrada
de Ullaguangua-huayco and renamed Jerusalem in
the 17th century, this thoroughfare served as a water
source and marked the southern boundary of the city
until the late 20th century.
Starting in the 1930s, the area underwent processes
of migration, slumication, social segregation, and
challenges such as insecurity, prostitution, and
informality, issues that persist today. The municipality
implemented interventions with the aim of “integrating”
this area into Quito’s Historic Center, designated a
UNESCO World Heritage site in 1987. However, many
of these initiatives have created a clear divide between
the tourist-commercial center and the surrounding
neighborhoods.
Furthermore, large-scale facilities such as the San
Roque Market, the former García Moreno Penitentiary,
and the former Cumanda Bus Terminal have indirectly
contributed to the decline in residential use, promoting
increased commercial activity, especially informal, on
Avenida 24 de Mayo.
This research emphasizes that policies exclusively
focused on heritage preservation have not effectively
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del siglo XXI. La 24 de mayo se ha con-
vertido en el receptor de ciudadanos que
son: mendigos, prostitutas, comerciantes
informales, entre otros. La percepción de
inseguridad es notable, así como la dis-
minución de actividad comercial constan-
te en los ejes longitudinales de las calles
Venezuela, García Moreno, Benalcázar,
Cuenca e Imbabura.
Frente a esta realidad, la propues-
ta se enfoca en promover la residencia
mixta y la inclusión social para conformar
o recongurar el tejido social del sector,
entendiendo que es imperfecto, heterogé-
neo e informal. El objetivo es generar reco-
nocimiento, identicación y cuidado tanto
de los inmuebles como del espacio públi-
co, a partir de las experiencias cotidianas
de sus moradores y no formar escenogra-
fías perfectas exclusivas para el consumo
turístico.
En este contexto, se exponen cin-
co pautas que permitirán concretar la
propuesta, con el aprovechamiento de la
inuencia de la estación del metro de Pla-
za de San Francisco, única en el Centro
Histórico de Quito (CHQ), y la implemen-
tación de la estación de transferencia
bajo el Boulevard de la 24 de Mayo. Se
consideran herramientas e instrumentos
de planicación territorial expuestos en
la Ley Orgánica de Ordenamiento Terri-
torial, Uso y Gestión de Suelo (Lootugs),
que deben ser aplicados en el territorio
a través del Plan de Uso y Gestión del
Suelo (PUGS), con referencia al modelo
territorial deseado, dispuesto en el Plan
Metropolitano de Desarrollo y Ordena-
miento Territorial (Pmdot).
Las pautas se denieron co la iden-
ticación de deciencias y potencialidades
en la 24 de Mayo, las cuales abordan as-
pectos de: creación de un deicomiso y de
un operador urbano; control de plusvalías
mediante anuncio de proyecto y adquisi-
ción preferente; transferencia de recursos
generados por la cesión onerosa de de-
rechos, identicación de beneciarios y
participación ciudadana; espacio público,
equipamientos y normativa para organizar
y redistribuir los recursos económicos ge-
nerados por la planicación urbanística en
favor de la población más vulnerable.
2. REFERENCIA HISTÓRICA
Y PRESENTE DE LA 24 DE MAYO
2.1 Boulevard de la 24 de Mayo desde su
construcción hasta 1980
La Plaza de San Francisco y la
quebrada Jerusalén (actual Av. 24 de
Mayo) han tenido estrechas relaciones
sociales y ambientales, las cuales hacen
referencia al centro de intercambio comer-
cial más importante del siglo XV, denomi-
nado el “tianguez”, que estaba ubicado al
sur de la ciudad (Terán, 1992, p. 68); así
mismo, la pileta de la Plaza de San Fran-
cisco, que era un elemento simbólico y
fuente de agua en el Quito antiguo, fue el
punto de abastecimiento doméstico y de
otras tantas actividades que requieren de
este valioso líquido. Al lugar acudían los
mitayos con grandes vasijas de barro para
envasar el agua que uía mediante un ca-
nal proveniente de la quebrada Jerusalén,
que atravesaba por los alrededores del
convento (Ospina, 1992, p. 117).
Como antecedente, es importan-
te resaltar la importancia de las quebra-
das en la consolidación de la morfología
urbana de la ciudad, considerando que
Quito y Ambato son las únicas ciudades
ecuatorianas “de quebrada”, un tipo au-
sente de toda catalogación de ciudades
del mundo, las cuales, por lo general, son
ciudades de colina o planicie. La topo-
grafía irregular dispuesta por la cordillera
occidental y las quebradas dicultaron el
trazado español de la ciudad. Los islotes
naturales de plano horizontal fueron apro-
vechados para la planicación de plazas
(entre ellas San Francisco) y la fundación
de la ciudad a través de una distribución
estratégica (Marín, 2003). De manera par-
ticular, la quebrada Jerusalén delimitaba
la ciudad hacia el sur y se convirtió en un
componente estructurante de la misma.
Entre los siglos XIX y XX el Quito
republicano experimentó cambios es-
paciales y demográcos, las fuentes de
empleo que incrementaron en la ciudad
tuvieron injerencia entre las relaciones
campo-ciudad. Al comparar los planos de
Quito de 1748 y 1763 con el de 1888, la
ciudad no presentó un cambio represen-
tativo, sin embargo, el área central empe-
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zó a densicarse bajo un planteamiento
concéntrico. Se atribuyó este fenómeno a
su topografía, debido a que no podía ex-
pandirse hacia occidente y oriente, con
lo cual se consolidó una ocupación en el
centro colonial (Kingman E., 1990, p. 134).
Posteriormente, con la incorpora-
ción del ferrocarril en 1908 y la apertura
del canal de Panamá en 1914, Ecuador di-
namizó su economía al relacionarse con el
comercio mundial, lo que aceleró la migra-
ción hacia las ciudades, por el incremento
de fuentes de trabajo. Quito y Guayaquil
fueron las ciudades más atractivas por
las oportunidades y servicios que brinda-
ban. El benecio económico del país se
reejó en los cambios de la imagen de
Quito, con la construcción de elementos
urbanos que intentaron emular ciudades
europeas, a través de la incorporación de
nuevos conceptos de diseño y materiales
de construcción como el homigón armad.
Además, la llegada del automóvil a la urbe
modicó el trazado y el ancho de las vías
(Ortiz, 2004, p. 54).
En el año de 1920 se realizaron im-
portantes obras urbanas proyectadas por
la Junta del Centenario, organismo con-
formado expresamente por el Congreso
Nacional, dentro de la cual se consideró
la construcción del Bulevar 24 de Mayo,
en homenaje al centenario de la Batalla de
Pichincha. Esta obra se inició en 1905 con
el relleno de la quebrada Jerusalén y fue
inaugurada el 25 de mayo de 1922. Su de-
limitación se estableció al este por la calle
Imbabura y al oeste por la calle Venezue-
la. El uso principal de su entorno fue resi-
dencial-comercial y poblado por familias
pudientes. En sus inicios fue uno de los
lugares más frecuentados y distinguidos
de la ciudad por su trazado moderno y su
tendencia cultural (Marín, 2003).
La ciudad antigua empezó a dete-
riorarse aproximadamente desde el año
1930, lo que originó un desplazamiento
de las clases sociales altas hacia el norte
de la ciudad y la conformación de barrios
residenciales, bajo el concepto de “ciu-
dad jardín”. Los espacios abandonados
fueron ocupados por migrantes de las
provincias cercanas, hecho que modicó
el uso residencial de la 24 de Mayo, con
el consecuente recibimiento de un mayor
comercio y presencia de clases popula-
res (Ortiz, 2004). Es aquí donde el mode-
lo de desarrollo urbano de la ciudad de
Quito se modicó y pasó de un modelo
concéntrico (centro hirstórico) a un mode-
lo longitudinal.
El crecimiento del área urbana tra-
jo consigo la consolidación de un proceso
de segregación socio-espacial, con una
clara división entre clases sociales. Esta
categorización se plasmó en el primer
plan regulador de la ciudad, elaborado
por el arquitecto uruguayo Jones Odriozo-
la entre 1942 y 1944, quien ubicó en un
sector de la ciudad a las élites y en otro a
los obreros. Dentro del plan el CHQ con-
centró el poder administrativo, denido
como centro de gobierno y centro munici-
pal, con gran actividad comercial y en su
contexto se establecían zonas de vivien-
das medias.
En 1964 la Reforma Agraria afec-
tó considerablemente al sector agrícola y
se aceleraron los desplazamientos demo-
grácos desde los territorios rurales hacia
las principales ciudades del país. En Qui-
to, el CHQ fue el receptor mayoritario de
migrantes indígenas desde las provincias
del sur, y el Boulevard de la 24 de Mayo
fue el punto de llegada, como consecuen-
cia de un improvisada estación de trans-
porte interprovincial que funcionó en su
extremo oriental. Esto trasformó al sector
con el nestablecimiento de hoteles, tien-
das de abastecimiento en general y áreas
de diversión; se eliminaron los rastros re-
sidenciales y distinguidos, característicos
en el entre 1920 y 1930.
Los migrantes fueron señalados
como los causantes de incrementar el
comercio informal y del deterioro del sec-
tor, lo cual fue un fenómeno incontrolable
para las entidades municipales. En la 24
de Mayo se ubicaron diferentes activida-
des populares informales, como un mer-
cado de utensilios y vajillas, además la tan
famosa feria de muebles que posterior-
mente se reubicó en el mercado de San
Roque, inaugurado en 1983. Sin embargo,
la situación se agudizó con el incremen-
to de la inseguridad y delincuencia en el
sector, incluso los comerciantes pagaban
mensualidades a grupos delictivos con el
n de brindarles “seguridad” (Enriquez,
1990, p. 81).
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La falta de inversión estatal y el
acelerado crecimiento demográco des-
encadenó graves procesos de tuguriza-
ción en los barrios colindantes a la 24 de
Mayo: San Diego, La Colmena, San Roque
y La Marín. Las densidades poblacionales
superaron los 1000 habitantes por hectá-
rea, según los censos de1950 y 1962; así
como conglomerado de miseria y delin-
cuencia (Naranjo, 1990, p. 173).
Tiempo después, durante la dé-
cada del 70, el país experimentó cambios
económicos positivos con base en la ex-
plotación del petróleo, que se reejó en la
expansión de la urbe y el incremento del
parque automotor en Quito. En 1980 se ini-
ció la construcción de la Av. 24 de Mayo,
por debajo del Boulevard, con el afán vin-
cular el oriente y el occidente del centro
de la ciudad. La construcción del viaduc-
to trajo consigo la destrucción del antiguo
boulevard y además la afectación a las
actividades sociales de su supercie. La
ejecución de esta obra duró aproximada-
mente 12 años; se terminó su construcción
en la administración municipal de Rodrigo
Paz, entre el periodo de 1988 a 1992. En
este tiempo se aceleró el proceso de de-
gradación social, el deterioro de la imagen
urbana y la disminución de residentes. Sin
embargo, esta percepción no era exclusi-
va de la 24 de Mayo, ya que todo el CHQ
se encontraba en constante deterioro físi-
co y social.
En este contexto, es importante
citar la reexión realizada por Marco Ve-
lasco, en referencia a su percepción de la
Av. 24 de Mayo:
La avenida 24 de Mayo era un muestrario
de ocios y lacras sociales que frecuenta-
ban el Centro Histórico o, al menos, su zona
Sur: comerciantes informales; cultores de
ocios en extinción: encantadores de ser-
pientes, pitonisas, cargadores, borrachos,
limosneros, putas, chulos, rateros, policías,
choferes y desocupados. (1990, p. 179)
Por otra parte, un hecho relevante,
que inició con una renovación de la apa-
riencia física del CHQ, fue su declaratoria
como Patrimonio Cultural de la Humani-
dad en 1978. Esta nueva categorización
incluyó a la ciudad dentro de organismos
de protección y control internacional, con
la posibilidad de recibir recursos económi-
cos nacionales y del exterior. A pesar de
ello, no se realizaron gestiones respecto
al manteniendo de esta zona hasta 1987,
cuando se promulgó la ley de creación
del Fondo de Salvamento (Fonsal), como
una medida de protección al patrimonio
después del fuerte sismo que sufriera la
ciudad en ese año (Cueva, 2010, p. 102).
El estatus de Patrimonio Cultural
de la Humanidad género que las acciones
estatales se enfocasen exclusivamente en
el mejoramiento de los elementos patri-
moniales, plazas, monumentos, iglesias y
espacios públicos, bajo una visión monu-
mentalista, con el afán de vender al mun-
do el atractivo turístico del CHQ y dejar al
margen su tejido social.
2.2 Políticas patrimoniales e intervenciones
municipales desde 1990
Tras la declaratoria de patrimonio
del año 1987, se establecieron dos polígo-
nos territoriales que conguraron el cen-
tro histórico de la ciudad: el primero de-
nominado como núcleo central, que tiene
como objetivo principal su conservación,
cuenta con 70,43 hectáreas y concentra
monumentos y edicios patrimoniales. El
segundo, denominado área de amortigua-
miento, rodea el núcleo central y su objeti-
vo es conformar un territorio de transición
que respete la morfología patrimonial.
En los años 90 se desarrolló el
Plan Maestro de Rehabilitación Integral
de Áreas Históricas de Quito, el cual te-
nía como objetivo estructurar propuestas
que ayudaran a subsanar los problemas
que existieron en estas áreas, enfocado
al desarrollo cultural y social. Dentro de
los proyectos destacados encontramos la
rehabilitación integral del Panecillo, Santo
Domingo y la Loma, la Tola, la Av. 24 de
Mayo, la rehabilitación y diferentes pro-
yectos en monumentos y edicios dete-
riorados, así como el reordenamiento del
tránsito, intervenciones viales e implemen-
taciones de estacionamientos (Cifuentes
C., 2008).
Sin embargo, la falta de gestión
social, la falta de mecanismos e instru-
mentos de gestión y la falta de viabilidad
técnica o económica, impidió ejecutar el
plan de manera integral. Varios insumos
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TELLO, C., VEGA, J. - Cinco pautas para promover la residencia, Centro Histórico de Quito, eje 24 de Mayo. pp. 63-79 ISSN:1390-5007
generados en el plan se consideraron para
la elaboración de la Ordenanza 2956 de
Protección de Áreas Históricas en 1992, la
cual ya dene una normativa que regula la
intervención y el aprovechamiento de los
predios (Cifuentes C., 2008).
La década del 90 se caracterizó
por la creación de entidades nacionales
de protección y gestión patrimonial, para
planicar y ejecutar las intervenciones del
CHQ, con base en la evaluación social y
espacial, lo cual tuvo el apoyo de entida-
des extranjeras como la Junta de Andalu-
cía, el Banco Interamericano de Desarrollo
(BID), la Unesco y el Ministerio de Cultura
de Francia. Para garantizar una comunica-
ción directa entre sociedad y el gobierno
local, organizar el territorio y ejecutar pla-
nes y programas, se creó la Administra-
ción Zonal Centro, a partir de la descen-
tralización de la estructura municipal.
A partir del 2000 se establece un
nuevo modelo de planicación territorial
dispuesto por el Plan General de Desarro-
llo Territorial, dentro del cual el manejo de
áreas patrimoniales se conciben mediante
un sistema que incluye áreas identicadas
en la meseta central y las cabeceras pa-
rroquiales del DMQ (Cifuentes C., 2008).
Posteriormente, en el mandato de Paco
Moncayo (2000-2009), se elaboró el Plan
Especial del Centro Histórico (PE-CHQ),
para establecer diferentes líneas de ac-
tuación dentro de las cuales resaltan ac-
ciones para crear articulaciones entre
el núcleo central y el área de amortigua-
miento, así mismo, el fortalecimiento de la
capacidad habitacional del CHQ hacia el
restablecimiento de la residencia y la in-
tervención de ejes, zonas prioritarias y es-
pacio público (Cifuentes C., 2008).
Uno de los ejes prioritarios descri-
to en el PE-CHQ fue la Av. 24 de Mayo,
que reejaba conictos sociales rela-
cionados con prostitución, alcoholismo,
drogadicción, indigencia, delincuencia y
deterioro en su imagen urbana. Este eje
contemplaba la integración hacia el orien-
te con la exterminal terrestre Cumandá en
donde conuyó el transporte interprovin-
cial y al occidente con el expenal García
Moreno y el Mercado de San Roque, el
último centro de abasto de escala metro-
polita que dinamiza el comercio informal
en el sector.
En el año 2003 se ejecutaron cam-
bios en la 24 de Mayo, uno de ellos fue
la reubicación de comerciantes informales
“propietarios” de puestos en el espacio
público, en los diferentes centros comer-
ciales conocidos como los BBB, cons-
truidos por el municipio. Este proceso se
plasmó después de varias reuniones y
procesos participativos. Adicionalmente,
los moradores iniciaron un proceso or-
ganizativo para eliminar las 15 “casas de
tolerancia” en el sector, debido a que es-
tos negocios afectaban a la seguridad. Su
reubicación se realizó en el año 2006, en
el sector de la Cantera, en el barrio de San
Roque (Álvares, 2013, p. 31).
No obstante, las trabajadoras se-
xuales regresaron al Boulevard de la 24
de Mayo y a diferentes sectores del CHQ,
como la Plaza del Teatro y Santo Domin-
go. Los moradores del sector de la Can-
tera no estuvieron de acuerdo con el fun-
cionamiento de esta casa de tolerancia
por lo que estigmatizaron, discriminaron
y obstaculizaron el trabajo de las mujeres
(Álvares, 2013, p. 31). Así mismo, el co-
mercio informal aún se hace presente en
las calles, generalmente en las inmedia-
ciones de los mercados de San Roque,
San Francisco y Mercado Central.
Sumado a las acciones municipa-
les, se añade la salida de la terminal te-
rrestre Cumandá, en el año 2008, ubica-
da al lado oriental de la Av. 24 de Mayo.
Esta intervención estaba planteada en el
PE-CHQ. El equipamiento fue trasladado a
la zona de Quitumbe, como un lineamien-
to establecido para controlar el ingreso
masivo de vehículos pesados a la zona
y mejorar la conectividad intercantonal y
provincial de este equipamiento. A su vez,
esta acción tiene dos puntos de vista: el
positivo según la planicación urbana o-
cial, como una medida de protección del
área histórica; y, el negativo visto desde la
afectación de los comerciantes formales
de este sector.
En el año 2009 la alcaldía de Au-
gusto Barrera decidió intervenir una vez
más en este espacio, con la creación del
“nuevo” Boulevard de la 24 de Mayo, en
concordancia con lo establecido en el
PE-CHQ y en el proyecto: Creación de las
Puertas y Accesos del Centro Histórico,
que pretendió reforzar los accesos y ejes
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vinculantes del casco histórico con los
barrios aledaños, y participar de manera
“activa” sobre las áreas problemáticas
de los barrios San Roque, La Chilena, El
Aguarico, San Diego y la Recoleta, cate-
gorizados como barrios con alto proceso
de deterioro (PE-CHQ, 2003, p. 66).
Su inauguración en el año 2011
con un discurso municipal de integración y
regeneración del tejido social, quedó úni-
camente en palabras. La exclusión de los
moradores en el desarrollo del proyecto y
el afán de embellecer el espacio público
para los turistas generó un “barrido” de
todas las actividades legales, formales e
informales. El proyecto no cumplió con los
objetivos de crear una nueva conciencia
colectiva ni tampoco generar una centra-
lidad cultural y económica para el sector.
Por el contrario, desencadenó procesos
de expulsión de moradores y comercian-
tes tradicionales, como consecuencia del
incremento de los arriendos y privatizacio-
nes del espacio público por parte de co-
mercios de altos capitales.
Si relacionamos las dinámicas de-
mográcas de la 24 de Mayo, incluyendo
un sector de su envolvente barrial y otro
perteneciente al núcleo central con las
constantes intervenciones, planes y pro-
gramas relacionados con la preservación
del patrimonio, se evidencia que las po-
líticas municipales no han aportado para
conformar un tejido mixto compuesto por
usos residenciales y comerciales. La po-
blación empezó a disminuir constante-
mente desde el año 1980 hasta el 2010,
con mayor agresividad en el núcleo cen-
tral, como podemos ver a continuación.
El análisis demográco intercen-
sal en el polígono establecido indica que,
tanto en la zona sur como en la norte de
la 24 de Mayo, la población disminuyó.
Sin embargo, al sur las densidades pobla-
cionales son altas, incluso se ve reejado
aparentes condiciones de hacinamiento.
En 1980 se establecían densidades po-
blacionales superiores a los 500 hab/ha
y en 2010 estas disminuyeron, congu-
rando una densidad dispuesta entre 300
y 400 hab/ha. Por otro lado, la zona norte
perteneciente al núcleo central pasó, de
contener una densidad poblacional media
de 300 hab/ha en el 1980, a homologar su
territorio demográcamente con densida-
des menores a los 100 hab/ha.
En lo posterior, desde la alcaldía
de Augusto Barrera, el Gobierno estatal
emprendió un ambicioso proyecto, que se
estableció como la columna vertebral del
sistema público de transporte del DMQ,
para conectar el norte con el sur de la
ciudad en apenas 34 minutos. El metro
de Quito, conformado por 15 estaciones
contempla una ota de 18 trenes de seis
vagones, cada uno para transportar apro-
ximadamente 400 mil personas en un día.
(Epmmdq, Metro de Quito, 2012).
En el CHQ se construyó una esta-
ción en la Plaza de San Francisco, que trajo
consigo varias posturas contrarias a su im-
plementación, puesto que, su construcción
vulneró los rastros prehispánicos bajo la
plaza, las vibraciones a consecuencia de
los trabajos se convirtieron en una amenaza
para los monumentos y edicios patrimo-
niales, y, principalmente no se establecie-
ron mesas participativas con la comunidad
Figura 1. Mapa de densidades poblacionales del área de estudio año 1990,2001 y 2010, Fuente: Autores 2023.
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del sector para entender el gran impacto
social y comercial, que marcaría este equi-
pamiento en su contexto inmediato. En ar-
ticulación con esta estación se construyó
bajo el Boulevard de la 24 de Mayo una
estación intermodal, que conecta por una
galería subterránea con la estación del me-
tro y recibirá las unidades de transporte pú-
blico urbano desde los valles orientales del
DMQ, el sur y norte de la ciudad.
La zona que contiene estas dos
estaciones recibirá aproximadamente a
80 mil personas al día, lo que preocupa,
considerando el impacto que generará
en su contexto inmediato si se toman en
cuenta aspectos sociales, actividades
económicas, informalidad y el espacio pú-
blico patrimonial. A esto se suma a que la
24 de Mayo reeja graves problemáticas
sociales, como prostitución, mendicidad,
inseguridad y una desarticulación con res-
pecto a su núcleo central.
Las diferencias entre la zona norte
y la zona sur de la 24 de Mayo no son ex-
clusivamente residenciales o demográ-
cas. Como se expuso antes, se denieron
dos polígonos en el CHQ, dentro de los
cuales el límite sur del núcleo central es la
24 de Mayo, límite político administrativo
que se ha convertido en un límite social,
espacial y perceptivo. Las políticas públi-
cas aplicadas en el núcleo central rompen
la vinculación y las dinámicas socio-es-
paciales con los barrios que conforman
el área de amortiguamiento. La exclusión
es evidente en nuestra área de estudio,
al comparar y relacionar el área norte y el
área sur, como se detalla a continuación:
a) Área Sur del Boulevard de la Av. 24 de
Mayo.
Esta área cuenta con 119 predios
y su uso de suelo es combinando entre re-
sidencial urbano 2 y 3, según lo dispuesto
en el PUOS. Además, la morfología de los
edicios predominate es residencial-co-
mercial. Sin embargo, únicamente 50 %
de los predios reejan comercios activos
en sus plantas bajas. La otra mitad es he-
terogénea, con edicios abandonados y
locales comerciales que han sido adap-
tados como vivienda con hacinamiento y
condiciones precarias. El ujo de peato-
nes disminuyó considerablemente en sus
calles trasversales a excepción de las ca-
lles Venezuela e Imbabura.
b) Área norte del Boulevard de la Av. 24
de Mayo.
Este sector está compuesto por 56
predios, dentro de los cuales 5 son equi-
pamientos (cultural, religioso y salud), que
ocupan en el territorio aproximadamente
el 50 % del área de esta sección. Incluso
el predio de la iglesia de Santa Clara ejer-
ce actividad económica (ferreterías, frute-
rías, venta de ropa y zapatos), sumándose
a las actividades comerciales de la calle
Rocafuerte. Su uso de suelo es residencial
3, lo cual implica mayor compatibilidad de
usos y actividades, si la relacionamos con
la zona sur. El 90 % de inmuebles cuenta
con comercios en funcionamiento como:
restaurantes, fruterías, verdulerías, vidrie-
rías, distribuidoras de pollos, tercenas,
farmacias, imprentas, distribuidoras de
insumos en general, heladerías, peluque-
rías, venta de electrodomésticos y maqui-
narias, juguetes. El ujo peatonal y vehicu-
lar es abundante, al igual que el comercio
formal e informal.
Frente a esta realidad es impor-
tante denir el rol estatal, para gestionar
este sector, considerando que la inversión
pública realizada para el metro de Quito
atrae la inversión privada a la Av.24 de
Mayo, pero a la vez podría agudizar las
problemáticas latentes como: pérdida po-
blacional, desplazamientos de moradores
o comerciantes tradicionales, inseguridad,
incompatibilidad de usos entre comercia-
les y residenciales, comercio informal y
principalmente la especulación en el valor
del suelo.
c) Espacio público, cotidianidad y
renovación.
Las intervenciones en el espacio
público o la implementación de equipa-
mientos, genera modicaciones tanto fí-
sicas como sociales. Por un lado, desde
punto de vista estatal o desde los ojos del
urbanista, se generan escenarios ideali-
zados, que se vinculan a una planica-
ción territorial de una escala más amplia
según su vocación, en donde se deter-
mina qué se debe hacer en cada espa-
cio y qué no. Por otro lado, se ubica el
tejido social, imperfecto, heterogéneo y
muchas veces invisible, que convive y re-
conoce el espacio desde su perspectiva
y cotidianidad (Jacobs, 2011).
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Un modelo de planicación territo-
rial, que busque generar autoidenticación
e identidad de la sociedad con el espacio
público, debe tener como prioridad sol-
ventar sus necesidades reales. Las inter-
venciones fundamentadas en la experien-
cia cotidiana del espacio, su mixticidad,
incorporación de las diferentes realidades
y expectativas de sus ocupantes, por muy
informales que sean estas, permitirá com-
batir problemas como segregación social,
espacial y problemas de inseguridad. No
existen espacios perfectos ni fórmulas
mágicas, puesto que cada espacio es di-
ferente y las particularidades son dispues-
tas por su tejido social (Jacobs, 2011).
Los proyectos de regeneración
y rehabilitación urbana, –como común-
mente se conoce a las intervenciones en
zonas deterioradas–, el cambio de norma-
tiva urbanística y la acumulación de equi-
pamientos y servicios en zonas puntuales
de la ciudad, generan en los propietarios
conductas especulativas sobre sus bienes,
que se reejan en el incremento en el pre-
cio de los arriendos y del inmueble en sí.
Así mismo, abre la brecha para que em-
presarios privados enfoquen inversiones
residenciales o comerciales, aprovechan-
do las dotaciones públicas. Esto ha gene-
rado desplazamientos de los ciudadanos
de menores recursos económicos, que no
alcanzan a cubrir las nuevas exigencias
económicas de vivir en un lugar “mejor”.
La gentricación nace de la colo-
nización de “nuevos espacios”, que son
“descubiertos” por colonos o pioneros ur-
banos (inversionistas privados), quienes
se convierten en los nuevos héroes popu-
lares, pues tienen como objetivo revitalizar
zonas deterioradas y mejorar la imagen
urbana, marcando distanciamientos entre
sus territorios y el resto de la urbe, sin re-
conocer que los espacios en los cuales se
intenta invertir ya están habitados. Tanto
la segregación espacial como la gentri-
cación se conguran a partir de la evolu-
ción del imaginario de frontera, entendido
como el punto de encuentro entre lo “sal-
vaje y la civilización” (Smith, 2012, p. 19).
En Estados Unidos, hacia los años
70 y 80, empezó un proceso de gentrica-
ción, como una medida vanguardista que
pretendió dejar atrás los problemas del
viejo mundo, a través de la trasformación
urbana que generarían los nuevos ocu-
pantes (pioneros urbanos). Los ciudada-
nos de New York recibían la gentricación
como una amenaza para los alquileres, las
viviendas y la comunidad. Frente a esto,
los gestores inmobiliarios respondían que
Figura 2. Uso de suelo actual del área de estudio
Fuente: Autores 2023.
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la gentricación generaría una mejora en
los negocios e incentivaría la inversión pri-
vada y proponían lo siguiente:
El Consejo sugería que, si la “re-
cuperación” del mercado privado de un
barrio genera inevitablemente un mínimo
de desplazamiento, “creemos que debe
ser acompañado por políticas públicas
que promuevan la construcción y la reha-
bilitación de viviendas para familias con
ingresos bajos y moderados, y la revisión
de la zonicación, de forma que se den fa-
cilidades a los usos minoristas en lugares
menos costosos ubicados en las calles la-
terales (Smith, 2012, p. 74).
Si bien es cierto el tiempo y la
realidad norteamericana es diferente a la
convivencia de Latinoamérica, se toma
este antecedente considerando que, en
un mundo globalizado, los fenómenos
capitalistas se expanden sobre diferen-
tes territorios.
Los conceptos de revitalización
arman que los barrios afectados por pro-
cesos de gentricación no tenían antes un
modo de vida óptimo, que eran cultural-
mente moribundos y no contribuían con su
rol dentro del territorio según la planica-
ción territorial. Sin embargo, los procesos
de gentricación eliminaron la identidad
cultural de los barrios, debido a la coti-
dianidad y a la interacción social de sus
moradores, puesto que se sustituyó su te-
jido social, al eliminar principalemnte las
clases bajas e incorporar una clase social
con mayores ingresos económicos (Smith,
2012, p. 83).
Smith (2012) dice que, junto a la
restructuración residencial, la gentrica-
ción ha implicado una recentralización
que se maniesta mediante la incorpo-
ración de diferentes tipos de comercio,
incluso se puede llegar a privatizar servi-
cios urbanos o el espacio público, con el
aprovechamiento de la la inversión estatal,
para obtener benecios económicos. Este
proceso se denomina boutiquización y se
caracteriza por tener una fuerte revitaliza-
ción comercial con espacios mejorados
(restaurantes, bares, galerías, discote-
cas), que tienen restricciones sociales de
uso de carácter exclusivo (p. 226).
Se ha identicado en la 24 de
Mayo inmuebles desocupados o en ven-
ta, plantas bajas muertas sin comercios y
equipamientos que no se relacionan con
las actividades del sector. Existe un claro
interés por parte del inversionista priva-
do para desarrollar comercios “renova-
dos” (bancos, restaurantes, hoteles, entre
otros), en su zona norte, que forma parte
del polígono que dene el CHQ. Por otro
lado, la inversión privada para generar
proyectos residenciales es prácticamente
nula; las construcciones destinadas a re-
sidencia reejan un claro deterioro, prin-
cipalmente en la zona sur del boulevard.
En el 2017, las estaciones del me-
tro en el CHQ estaban en construcción y
las intervenciones con maquinarias, exca-
vaciones y cerramientos provisionales en el
espacio público, impedían desarrollar acti-
vidades de interacción social, comercio y
recreación. Además, se percibía el aban-
dono, por lo que se realizaron acercamien-
tos con actores del sector, con el n de co-
nocer su apreciación sobre este proceso.
Amada Culqui, coordinadora de la
Plaza Santa Clara y propietaria de un res-
taurante de comida típica frente a la Plaza
Santa Clara desde hace 17 años, expuso
su preocupación respecto a la inuencia
de la parada del metro, la falta de atención
municipal y el incremento en el precio de
arriendos, como consecuencia de la ex-
pectativa que ha generado este equipa-
miento. A continuación su relato:
Los dueños de las casas, o ya vendieron, o
nos suben el arriendo, o ya nos botan, por-
que son los mismos que vienen a intervenir
en esas casas que nosotros hemos tenido
años y años luchando; vea, yo tengo un
local 17 años, mi vecina tiene 47 años, mi
otra vecina tiene 25 años y, sin embargo, la
dueña de casa nos llamó y nos dijo que ya
está vendido el predio, que ha comprado el
hotel Gangotena; el mes pasado ya no nos
cobraron el arriendo, este mes tampoco,
¿que esperamos nosotros?..., nosotros los
comerciantes que hemos peleado, hemos
expuesto nuestras vidas con el micro trá-
co, con la indigencia, hemos transformado
a este Quito, pero sin embargo, ¿a qué nos
atenemos nosotros?
Así mismo, Edison Pazmiño, ex-
gerente comercial de la Av. 24 de Mayo
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y excoordinador de la Red de Negocios
de Quito, quien tiene un restaurante frente
al Boulevard (área sur) y vive en el sector
desde hace 40 años, expresó que los mo-
radores no tienen una buena relación con
el municipio; además se sienten afectados
por la construcción de la parada del me-
tro, pues los locales comerciales deben
cerrar durante el proceso de construc-
ción; y, al igual que Amada, siente preo-
cupación por el incrementando en el valor
de los arriendos.
Si le soy honesto ha faltado alcalde en los
últimos años en la ciudad de Quito, no nos
ha traído ningún benecio la obra del me-
tro, porque acá no vino nadie a decirnos
vamos a hacer el metro y tal día vamos a
cerrar Santa Clara y tal día vamos a ce-
rrar el Boulevard, sino que de la noche a
la mañana aparecieron, pusieron mallas,
cerraron esto, trajeron maquinaria, trajeron
los tractores, se acabó, ¿y nosotros qué?,
¿los ciudadanos qué?, ¿cómo vivimos?, ¿a
quién reclamamos?
Tanto la intervención del 2011
como la implementación de las estacio-
nes del metro evidencian la falta de invo-
lucramiento con la comunidad, lo cual ha
marcado claros procesos segregativos,
que día a día se arraigan en este territo-
rio y agudizan la desesperación de sus
residentes y comerciantes respecto a su
permanencia en esta zona. Así mismo, se
maniesta una dinámica de boutiquiza-
ción dispuesta, debido al paulatino cam-
bio de comercios tradicionales por otros
negocios con mayores capitales. Frente a
esta realidad Amanda Culqui expone:
Y sabe que aparte de eso vienen los pode-
rosos cuando nosotros ya les dejamos el
Centro Histórico como está ahorita, viene
KFC, viene el Café Valdez, viene la Españo-
la, las Menestras del Negro ¿y nosotros que
hemos luchado?, porque nosotros somos
dirigentes barriales […] y miren dónde esta-
mos ahorita después de haber luchado tan-
to; ¿para qué?, para que le digan: “señora,
váyase”. Somos 10 familias que nos vamos
a quedar sin el sustento diario, pero lastimo-
samente la lucha continuará; tendrán que
llegar a enterarse esto hasta los defensores
de los derechos internacionales.
Además, las intervenciones muni-
cipales, poco acordes con las necesida-
des de los moradores de la 24 de Mayo
han desvirtuado la concepción de espacio
público, convirtiéndolo en su antítesis. La
propuesta de renovación articulada exclu-
sivamente con las políticas de turismo ha
construido espacios muertos, con dise-
ños, iluminaciones y materiales modernos,
pero sin vida. Incluso se han congurado
como límites sociales, lugares de paso, de
no permanencia, y de inseguridad.
La disyuntiva entre lo antiguo y
moderno congura, en el imaginario co-
lectivo, diferentes sensaciones y posturas,
más aún cuando se analiza integralmente
la identidad, las relaciones sociales y la
historia. A lo moderno recurrentemente se
lo acusa de ser productor de no lugares,
es decir, de espacios que no se denen
ni como espacios de identidad, ni como
relacional, ni como históricos. Las zonas
céntricas antiguas han sido catalogadas
y clasicadas bajo una concepción mo-
nofuncional, en donde el espacio público
es únicamente un lugar de memoria, diná-
mico comercialmente hablando, lleno de
viajeros, hoteles, estaciones de transporte
y de barracas antiguas destinadas a dete-
riorarse (Augé, 1992).
Sin embargo, el fracaso de un es-
pacio público no se establece a partir de
la temporalidad: antiguo o moderno, sino
por los escasos procesos de inclusión
ciudadana en la toma de decisiones. La
planicación desde arriba y la imposición
de criterios personales genera una mala
conguración física del especio público y
conictos entre la norma de uso que es-
tablecen los diseñadores y los usuarios
cotidianos. Esta falta de conexión obliga
a las personar a infringir las normas de
uso para adaptarlas a sus necesidades
(Jacobs, 2011).
Los fundamentos teóricos rela-
cionados con el sentir de los moradores
y las sensaciones que genera la 24 de
Mayo en sus visitantes, reeja una proble-
mática compleja. El escaso esfuerzo por
componer políticas de vivienda, la falta
de control estatal respecto al precio del
suelo y arriendos, la desvinculación es-
tatal y el tejido social en la conguración
del espacio público, han consolidado en
una zona monofucional o mejor dicho sin
función. Está inmersa entre un boulevard
rehabilitado pero sin uso, equipamientos
de escala metropolitana, edicios aban-
donados y en deterioro, edicios rehabili-
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tados vacíos, y ahora con dos estaciones
de transporte público de gran demanda.
La zona de estudio no es estable ni como
una zona residencial ni comercial, simple-
mente como un lugar de paso en donde
prolifera la prostitución, el micro tráco de
drogas, el alcoholismo y la mendicidad.
d) Expectativas futuras y residencia.
El presente apartado recoge los re-
sultados cuantitativos respecto a la dismi-
nución poblacional, y los cualitativos que
incluyen acciones, actitudes o percepcio-
nes no cuanticables, como problemas so-
ciales, gentricación, boutiquización, entre
otros, con el objetivo de establecer diferen-
tes instrumentos urbanísticos amparados
en el avance legislativo del país respecto
a planicación territorial, para canalizar los
benecios generados a partir de la inver-
sión pública (metro de Quito). Esto con el
n de mejorar las condiciones de habita-
bilidad de la 24 de Mayo, que se apartan
de las políticas destinadas exclusivamente
al turismo y conservación patrimonial, para
enfocarse en el tejido social, tanto en su
incorporación en la toma de decisiones
como el garantizar su permanencia y con-
solidación en este espacio, considerando
el derecho a la ciudad, la función social y
ambiental de la propiedad como principios
propositivos fundamentales.
Por lo tanto, la propuesta se fun-
damenta en la Ley Orgánica de Ordena-
miento Territorial, Uso y Gestión de Suelo
(Lootugs), con el n de considerar instru-
mentos que puedan ser aplicados en la 24
de Mayo o en otros sectores del CHQ. Es-
tos están relacionados con la gestión pú-
blica del suelo que incluyen: instrumentos
para la distribución equitativa de cargas
y benecios, regulación de mercado del
suelo, instrumentos de nanciamiento del
desarrollo urbano, los cuales se aplican
en el territorio a través del Plan de Uso y
Gestión de Suelo (PUGS), en articulación
con las políticas expuestas en el Plan Me-
tropolitano de Desarrollo y Ordenamiento
Territorial (Pmdot).
Dentro el Pmdot 2015-2025 (vi-
gente), se establecen políticas con visión
de desarrollo en el corto, mediano y largo
plazo, que permiten alcanzar al Modelo
Territorial Deseado (MTD). En el CHQ se
establecen siete políticas relacionadas
con patrimonio, resiliencia, valores uni-
versales, lugar de diferencias, residencia,
cultura y gestión participativa. De ellas, se
considera primordial para la presente pro-
puesta la política CH-5 El CHQ como lugar
propicio para la residencia, puesto que la
habitabilidad tiene coherencia directa con
el territorio y muestra cómo en el desarrollo
histórico de la ciudad se ha ido adaptando
al medio y continúa en permanente evolu-
ción, y la política CH-7 de gestión partici-
pativa que fomenta el desarrollo social y la
participación en la toma de decisiones de
sus moradores tradicionales.
La apuesta por fortalecer la resi-
dencia tiene como objetivo combatir los
problemas de inseguridad, segregación
social, expulsión de moradores o comer-
ciantes tradicionales, mediante la confor-
mación de un tejido social, con identidad
y apropiación, tanto con el inmueble parti-
cular como con el espacio público.
Cabe recalcar que la seguridad de
un barrio no se obtiene por la presencia
policial o cámaras de vigilancia, sino por
la conformación, lo cual conduce a un ver-
dadero orden físico dictaminado por la co-
tidianidad. La mixticidad de usos (residen-
cial-comercial) y su articulación correcta
con el espacio público permite que los
moradores se identiquen con el espacio
público, lo cuiden y lo vivan y no sea visto
como algo que no le pertenece a nadie y,
no generará miedo (Jacobs, 2011).
En este contexto, para aterrizar las
ideas en el territorio es necesario crear un
proyecto de residencia con usos mixtos
en la 24 de Mayo, articulado a las políticas
CH-5 y CH-7 descritas en el Pmdot. Para
lo cual el PUGS identicará zonas de de-
sarrollo urbano en las cuales se puedan
generar recursos económicos de la venta
de edicabilidad para nanciar progra-
mas, proyectos o intervenciones de mejo-
ramiento integral en zonas deterioradas o
conictivas de la ciudad. Es decir, identi-
car zonas emisoras y zonas receptoras de
plusvalía, para capturar el valor del suelo
para repartirlo con la sociedad.
La Concesión Onerosa de Dere-
cho (COD) le permite al municipio capi-
talizar y garantizar la participación de la
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sociedad en los benecios económicos
producidos por la planicación urbanís-
tica desarrollada en el PUGS. La autori-
zación municipal para generar mayores
aprovechamientos de suelo en zonas de
desarrollo urbano, sean estas centralida-
des, ejes viales representativos o contexto
inmediatos-intermedios a las paradas del
metro, será pagada por los inversionitas
en dinero o especie, recursos que podrán
ser utilizados exclusivamente en ejecu-
ción de infraestructura, construcción de
vivienda adecuada y digna de interés so-
cial, equipamiento, sistemas públicos de
soporte necesarios, en particular, servicio
de agua segura, saneamiento adecuado y
gestión integral de desechos, u otras ac-
tuaciones para la habilitación del suelo y
la garantía del derecho a la ciudad.
Modelos similares se han ejecu-
tado en países como Brasil con la cons-
trucción del BRT y aplicación de los CE-
PAC’S. Los recursos recaudados se han
invertido en vivienda social con el n de
mejorar las condiciones de habitabilidad
del sector, y para así recuperar su uso
residencial. Es importante resaltar que
no todos los inmuebles cuentan ocupan-
tes tradicionales y que gran parte de las
edicaciones son arrendadas y adminis-
tradas por herederos. Por esta razón se
intenta atraer a nuevos moradores que
deseen vivir en la 24 de Mayo. Esto es-
timularía una convivencia armónica entre
los moradores tradicionales y los nuevos
vecinos, y a su vez se incentiva una mez-
cla social con moradores que tienen un
estatus socioeconómico distinto, con el
consiguiente combate, de cierta manera,
de la segregación espacial actual.
Max Weber, sociólogo alemán,
incluye dentro de la estraticación social
(clase obrera, clase media y clase alta)
una cuarta clase social a la cual se la
denominó “trabajadores de cuello blan-
co”, con capacidad adquisitiva para el
acceso a la propiedad y a la educación.
Este grupo social, que generalmente está
por debajo de los 35 años de edad, está
compuesto por académicos, cientícos
sociales, arquitectos, abogado, doctores
(profesionales en general), que buscan
ubicarse cerca a paradas de transporte –
para el caso la estación de intermodal de
la 24 de Mayo y la estación del metro en
la Plaza San Francisco–, o alrededor de
lugares con fuentes de empleo, es decir,
giran alrededor de los sectores con servi-
cios avanzados. Otro aspecto importante
a resaltar es su interés cultural; los equipa-
mientos y comercios deben satisfacer las
necesidades de su estilo de vida (Maru-
landa, 2016, p. 9).
3. CINCO PAUTAS PARA PROMOVER
LA RESIDENCIA
Las pautas se denieron al iden-
ticar deciencias y potencialidades en
la 24 de Mayo, que abordan los aspec-
tos de: creación de un deicomiso y de
un operador urbano control de plusvalías
mediante anuncio de proyecto y adquisi-
ción preferente; transferencia de recur-
sos generados por la cesión onerosa de
derechos; identicación de beneciarios
y participación ciudadana; espacio pú-
blico, equipamientos y normativa, para
organizar y redistribuir los recursos eco-
nómicos generados por la planicación
urbanística en favor de la población más
vulnerable.
a) Creación de un deicomiso y de un
operador urbano.
La creación de un operador ur-
bano, que debe ser una entidad munici-
pal, es crucial para la implementación de
proyectos, puesto que se convierte en el
facilitador para activar los procesos de
gestión y ejecución. Su rol contempla la
identicación de actores públicos, na-
cionales e internacionales y privado, y la
coordinación y gestión, entendiendo que
las intervenciones sociales deben reali-
zarse con el acompañamiento y monitoreo
municipal para lograr consolidar un pro-
yecto residencial en la 24 de Mayo.
Este opreador deberá asegurar
que los recursos económicos recaudados
mediante la COD se designen al proyec-
to y no ingrese a arcas municipales para
ser utilizados en gasto corriente; se debe
crear un deicomiso mercantil público
y privado para canalizar las inversiones
dentro de los plazos establecidos en el
proyecto, generar auditorias y scaliza-
ciones, generar transparencia y principal-
mente concretar el objetivo especíco.
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b) Control de plusvalías mediante anuncio
de proyecto y adquisición preferente.
La implementación del metro de
Quito y el acceso directo a sus bocas
de ingreso genera en el mercado inmo-
biliario un incremento especulativo en el
valor de suelo (cuando hay especulación
el mercado regula el precio), lo que re-
eja en el valor del bien inmueble o en
su arriendo y benecia a su propietario
sin haber desarrollado ningún tipo de me-
jora. Esta realidad se reeja en la 24 de
Mayo en donde los propietarios se han
beneciado de la inversión pública con
cada intervención.
El valor de un bien inmueble se
establece a partir de dos consideracio-
nes. La primera es el valor de la edica-
ción para la cual un propietario destina un
monto para adquirirlo y otro monto para su
mantenimiento, lo que con el pasar el tiem-
po genera una ganancia ordinaria. La se-
gunda se relaciona con el valor del suelo,
el cual puede variar con dependencia del
esfuerzo de otros, sea por inversión públi-
ca, cambios normativos, inversiones pri-
vadas, por la escases o especulación de
suelo. Es importante resaltar que el suelo
se revaloriza mientras que la edicación se
devalúa con el transcurso de los años.
Por lo tanto, para controlar las
plusvalías de esta zona, el municipio debe
realizar el anuncio del proyecto (para el
presente caso: Proyecto de residencia
con usos mixtos de la 24 de Mayo con re-
ferencia al metro de Quito), con el objetivo
de jar el avalúo de los inmuebles dentro
de la zona de inuencia de la estación del
metro o de la parada intermodal bajo el
boulevard y de evitar el pago de un sobre-
precio en caso de expropiaciones inme-
diatas o futuras.
Posteriormente se debe aplicar el
derecho de adquisición preferente a fa-
vor del municipio, para evitar procesos
agresivos de gentricación o desplaza-
mientos de las clases sociales bajas del
sector, con el n de congurar un inven-
tario de inmuebles que se articulen al
proyecto, como vivienda de interés social
para residentes o comerciantes tradicio-
nales de bajos y medianos recursos eco-
nómicos.
c) Transferencia de recursos generados
por la COD.
Los inmuebles inventariados como
patrimoniales y los que se encuentre den-
tro de áreas patrimoniales deberían ser
adquiridos de manera diferenciada, según
la ordenanza metropolitana 0260 que es-
tablece usos, formas de ocupación y edi-
cabilidad del suelo patrimonial con el n
de conservar estos territorios. Por lo tanto,
poseen restricciones de aprovechamiento
urbanístico respecto a otros sectores de la
ciudad en los cuales la norma permite su
incremento.
En este sentido, la propuesta de
nanciación se soporta en la transferencia
de derecho de desarrollo aplicando ope-
raciones urbanísticas interligadas entre
zonas emisoras de edicabilidad (CHQ)
y zonas receptoras (áreas en desarrollo
urbano), es decir, parte los recursos ge-
nerados mediante la COD serán distribui-
dos en el CHQ, en programas de vivienda
como el propuesto en la 24 de Mayo, re-
novación o mantenimiento de inmuebles,
espacio público y sistemas públicos de
soporte.
d) Identicación de beneciarios y
participación ciudadana.
La desconexión entre el Estado y
la sociedad en temas de planicación te-
rritorial ha generado un rechazo en la 24
de Mayo. En la memoria de los moradores
aún está presente el sinsabor producido
tras la construcción del Boulevard de la 24
de Mayo en el año 2011, que culminó con
un barrido de actividades y el abandono
del espacio público. Actualmente se sien-
ten excluidos y vulnerables con la cons-
trucción del metro.
Por lo tanto, la presente propuesta
le apuesta a la conformación de un tejido
social a partir del levantamiento de acto-
res y posibles beneciarios de subsidios
directos o cruzados nanciados desde la
COD, para lo cual se debe incluir a to-
dos los actores de este territorio hacien-
do referencia a su identicación cultural,
edad, sexo, actividad económica, para
solventar las necesidades reales de la
población.
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El objetivo es promover que los
moradores y comerciantes tradicionales
puedan acceder a la compra del inmue-
ble mediante el otorgamiento de subsidios
para permanecer en el sector en donde se
han generado micro procesos de interac-
ción social. Un referente es la rehabilita-
ción de la Casa de los Siete Patios cuyo
proyecto estuvo nanciado por la Junta
de Andalucía (mediante fondos no reem-
bolsables), de manera coordinada con el
municipio y permitió conservar el uso resi-
dencial manteniendo a sus inquilinos tra-
dicionales.
Adicionalmente, se debe fortalecer
el Sistema de Gestión Participativa (SGP)
realizado por el municipio y compuesto
por las fases: informativa, deliberativa, de-
cisional y negociación, resolutiva, ejecuti-
va y evaluativa.
e) Espacio público, equipamientos y
normativa.
Los ejes longitudinales con ma-
yor jerarquía son las calles Venezuela,
García Moreno, Imbabura y Benalcázar,
que cuentan con una dinámica socioe-
conómica similar. En su trayecto encon-
tramos monumentos, plazas y diferentes
equipamientos que se relacionan con los
transeúntes. Sin embargo, al cruce con el
Boulevard de la 24 de Mayo esta dinámi-
ca cambia y se genera una sensación de
inseguridad y abandono.
Es importante evaluar el uso que
se propondrá en la exCárcel Municipal y
en el exhospital San Lázaro ubicados en
la calle Ambato, considerando que los
equipamientos existentes en el CHQ están
concebidos bajo un criterio de planica-
ción metropolitana más no bajo un criterio
de planicación barrial. Es por eso que los
moradores del sector no se identican con
equipamientos existentes. Se propone im-
plantar un equipamiento que sea amiga-
ble con su contexto, que interactúe con
los moradores y que satisfaga sus nece-
sidades para que pueda ser de uso mixto,
con la incorporación de vivienda con el n
de que este espacio se mantenga activo
más allá del horario laborable. Sería una
mala idea pensar implementar un museo,
ocinas o un hotel, puesto que estos equi-
pamientos no son destinados a los mora-
dores del sector.
La normativa menciona que con
respecto al uso de suelo y la compatibili-
dad de actividades comerciales, debe di-
rigirse a proteger los comercios barriales
que generan una dinámica vecinal y son
complementados por comercios como
teatros, cines y café que se vinculen la
identidad cultural y patrimonial de la zona.
Deben restringirse y controlarse los es-
tablecimientos destinados a billares con
venta de licor, cantinas, bares, video-ba-
res, karaoke, peñas, bar-restaurantes,
salas de baile y casinos, pues la aglome-
ración de este tipo de comercios perjudi-
caría la propuesta residencial planteada.
Finalmente, se debe modicar el
diseño actual del Boulevard de la 24 de
Mayo, ya que no incentiva la permanen-
cia de los ciudadanos ni el intercambio
de relaciones sociales, puesto que no tie-
ne lugares de sombra ni espacios desti-
nados al encuentro y al ocio compartido.
Son trescientos metros de hormigón com-
puesto por jardineras, bolardos y detalles
en general, que cumplen una función me-
ramente decorativa. La nueva propuesta
debe incorporar un estudio detallado de
cómo las bocas del metro se relacionarán
con su entorno con el n de resolver ujos
peatonales, vehiculares y áreas destina-
das a la permanencia con el n de que el
espacio público se incorpore a las dinámi-
cas socioeconómicas propuestas con an-
terioridad. Se debe tomar en cuenta que
en la actualidad este espacio público es
utilizado como un lugar de paso que limita
el CHQ con su envolvente barrial existente
en el sur.
La propuesta antes señalada se
expone a continuación, mediante una pro-
puesta esquemática espacial:
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4. CONCLUSIONES
Apoyado en los resultados cualita-
tivos y cuantitativos de la investigación, se
arma que las acciones municipales de-
sarrolladas desde inicios del siglo XX y las
intervenciones en fachadas y espacio pú-
blico no han mejorado la calidad de vida
de sus habitantes. El propósito del muni-
cipio fue mejorar la imagen urbana de di-
ferentes sectores deprimidos y así poder
articularse a las políticas de conservación
monumental para nes turísticos, sin in-
cluir las necesidades reales de sus mora-
dores, con lo cual se ha obtenido un va-
ciamiento poblacional constante, pérdida
de actividades tradicionales y la falta de
uso e interacción social en el Boulevard
de la 24 de Mayo.
En virtud de ello, se plantearon
mecanismos aplicables en la Av. 24 de
Mayo, con el aprovechamiento de la in-
uencia que tendrá sobre este espacio la
implementación de la parada del metro en
San Francisco y de la estación de trans-
ferencia bajo el Boulevard. Lo planteado
obedece a las necesidades actuales de
sus moradores considerando su historia e
identidad.
La propuesta pretende evitar la ex-
clusión de ciudadanos mediante el control
del precio del uso del suelo y a su vez de-
nir mecanismos para redistribuir los be-
necios económicos privados adquiridos
a partir de la inversión pública (captura
del valor del suelo). Modelos similares se
han ejecutado en países como Brasil, con
la construcción del BRT y aplicación de
los CEPAC’S. Los recursos recaudados
se deben invertir en vivienda social, con el
n de mejorar las condiciones de habitabi-
lidad del sector para así recuperar su uso
residencial. Esto estimularía una conviven-
cia armónica entre los moradores tradicio-
nales y los nuevos vecinos, a su vez se
incentiva una mezcla social con morado-
res que tienen un estatus socioeconómico
distinto, con lo cual se combate, de cierta
manera, la segregación espacial actual.
Se hace hincapié en que todos los
procesos deben planicarse a escala ba-
rrial con incidencia a escala zonal o metro-
politana, para garantizar su sostenibilidad
en el tiempo. Se vuelve indispensable in-
corporar la participación ciudadana y el se-
guimiento constante dentro de los futuros
proyectos, dejando en claro que el espacio
público va más allá de rehabilitar aspectos
Figura 3. Propuesta esquemática espacial
Fuente: Autores 2023.
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estéticos o físicos. El espacio público tiene
como objetivo principal ser el escenario de
interacciones sociales, mas no debe pre-
tender excluir a los ciudadanos.
5. REFERENCIAS
Augé, M. (1992). Los no lugares. Espacios
del anonimato. Barcelona: Gedisa.
Cifuentes, C. (2008). La planicación de
las áreas patrimoniales de Quito. Revista
de la Organización Latinoamericana y del
Caribe de Centros Históricos, 101-113.
Cueva, S. (2010). Espacio público y patri-
monio. Quito: Flacso-Abya Yala.
Enriquez, F. (1990). Centro Histórico de
Quito, Sociedad y Espacio Público. Vol. 2.
Quito: Fraga.
Epmmdq. (10 de febrero de 2012). Me-
tro de Quito. Recuperado el 10 de 02 de
2017, de http://www.metrodequito.gob.ec/
metro.php
Jacobs, J. (2011). Muerte y vida de las
grandes ciudades. Madrid: Capitán Swing
Libros, S.L.
Kingman, E. (1990). Quito, vida social y
modicaciones urbanas. Vol. 6. Quito:
IMQ-Junta de Andalucía. Quito: Trama.
Marín, L. A. (2003). La lagartija que abrió
la calle Mejía. Quito: Fonsal.
Marulanda, A. (2016). Movimientos socia-
les frente al desplazamiento: ¿cómo desa-
ar la gentricación? Quito: Flacso.
Naranjo, F. (1990). Centro Histórico de
Quito, problemática y perspectivas. Vol. 1.
Quito: Fraga.
Ortiz, A. C. (2004). Origen, traza, acomo-
do y crecimiento de la ciudad de Quito.
Quito: Trama.
Ospina, P. (1992). Factores dinámicos
en el desarrollo urbano de Quito colonial.
Vol.6. Quito: IMQ-Junta de Andalucía (pp.
67-86). Quito: Trama.
PE-CHQ. (2003). CHQ, Plan Especial. Qui-
to: Municipio del Distrito Metropolitano de
Quito.
Smith, N. (2012). La nueva frontera urba-
na. Madrid: Tracantes de sueños.
Terán, R. (1992). Factores dinámicos en el
desarrollo urbano de Quito colonial. Vol.6.
Quito: IMQ-Junta de Andalucía (pp. 67-
86). Quito: Trama.
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VIERA, et al. - Caracterización mecánica de vigas de madera laminada encolada (MLE) de pino producido en Ecuador. pp. 81-88 ISSN:1390-5007
1
Luisa Paulina Viera Arroba,
2
Edisson Javier Maliza Castro,
3
Richard Darío Mejía Espinosa
1
Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Carrera de Ingeniería Civil, Universidad Central del Ecuador.
lviera@uce.edu.ec. ORCID: 0000-0003-0434-7979
2
Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Carrera de Ingeniería Civil, Universidad Central del Ecuador.
ejmaliza@uce.edu.ec. ORCID: 0009-0005-2524-8963
3
Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Carrera de Ingeniería Civil, Universidad Central del Ecuador.
rdmejiae@uce.edu.ec. ORCID: 0009-0003-9118-182X
Caracterización mecánica de vigas de madera
laminada encolada (MLE) de pino producido
en Ecuador
Mechanical characterization of pine glued laminated timber (MLE)
beams produced in Ecuador
EÍDOS N
o
23
Revista Cientíca de Arquitectura y Urbanismo
ISSN: 1390-5007
revistas.ute.edu.ec/index.php/eidos
Resumen:
Este estudio investiga la evolución histórica y los En
Ecuador, para uso estructural se dispone de madera
maciza como es el pino, con el cual ya se fabrican ele-
mentos de MLE (Madera Laminada Encolada). En el
laboratorio del Centro de Investigación de la Vivienda
(CIV) de la Escuela Politécnica Nacional, se realizaron
ensayos acordes a la norma ASTM D198 (Métodos de
prueba estándar estáticas de madera en tamaños es-
tructurales) de 4 vigas de MLE fabricadas con pino,
cuyas dimensiones son de 0.14x0.32x4.10 m, sien-
do tamaños de carácter estructural. Estas probetas
fueron fabricadas íntegramente en Madebú, que es
una industria de madera laminada ubicada en Quito.
El ensayo a exión en vigas que tienen dimensiones
de carácter estructural, proporciona información más
cercana al comportamiento real de estos elementos
cuando forman parte de una estructura. Es importante
conocer las propiedades mecánicas de este tipo de
piezas (módulo de elasticidad, resistencia a exión)
y compararlas con resultados obtenidos con otras in-
vestigaciones similares, ya que el conocer las capaci-
dades que ofrece este material permite continuar con
el desarrollo y la implementación en la industria de la
construcción ecuatoriana. Entre los resultados obteni-
dos, se llega a evidenciar que existe una disminución
de aproximadamente el 49 % de las propiedades de la
madera maciza de pino, al conformar elementos lami-
nados. Además, se llega a observar que la curva carga
vs. deformación obtenida en el ensayo a exión tiene
un comportamiento lineal hasta llegar a la rotura, dan-
do como resultado una falla frágil y explosiva, lo que
indica que el MLE solo podría actuar en el rango lineal.
Palabras clave: madera laminada encolada, madera con-
tra laminada, Ecuador, pino, características, mecánicas.
Abstract:
In Ecuador, solid wood such as pine is available for
structural use and with which MLE (Glued Laminated
Wood) elements are already manufactured. In the
laboratory of the Housing Research Center (CIV) of
the National Polytechnic School, tests were carried
out according to the ASTM D198 standard (Standard
Static Test Methods for Wood in Structural Sizes) on 4
MLE beams made of pine, the dimensions are 0.14x0.
.32x4.10 m, being structural dimensions. These probes
were manufactured entirely in MADEBÚ, which is a
laminated wood industry located in Quito. The bending
test on beams that have dimensions of a structural nature
provides information that is closer to the real behavior
of these elements when they are part of a structure. It
is important to know the mechanical properties of this
type of parts (elastic modulus, bending resistance) and
compare them with results obtained with other similar
research since knowing the capabilities offered by this
material allows us to continue with the development and
implementation in manufacturing. industry. Ecuadorian
construction. Among the results obtained, it is evident
that there is a decrease of approximately 49% in the
properties of solid pine wood when forming laminated
elements. Furthermore, it is observed that the load vs.
deformation curve obtained in the bending test has a
linear behavior until reaching breakage, resulting in a
brittle and explosive failure, which indicates that the
MLE could only act in the linear range.
Keywords: Glued laminated timber, Counter-laminated
timber, Ecuador, pine, characteristics, mechanics.
Recepción: 18, 08, 2023 - Aceptación: 15, 11, 2023 - Publicado: 01, 01, 2024
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VIERA, et al. - Caracterización mecánica de vigas de madera laminada encolada (MLE) de pino producido en Ecuador. pp. 81-88 ISSN:1390-5007
1. INTRODUCCIÓN
El avance tecnológico en la in-
dustria de la madera y en el campo de
la construcción, ha desarrollado produc-
tos como la madera laminada encolada
(MLE), lo cual ha permitido que este ma-
terial sea una alternativa para la fabrica-
ción de edicaciones de mediana y gran
altura. La MLE es una composición de
láminas de madera maciza, pegadas en
sus caras mediante adhesivos (Aghayere
y Vigil, 2017).
Es necesario conocer las propie-
dades mecánicas de la MLE para ga-
rantizar la seguridad de las estructuras
construidas con este material, y también
maximizar su eciencia y durabilidad.
(ASCE, 2019). Por lo tanto, es importante
realizar ensayos de laboratorio para obte-
ner sus resistencias, así como realizar una
correcta aplicación en el diseño y cons-
trucción de estructuras (Moya et al., 2019).
Las propiedades mecánicas,
como la resistencia y rigidez de la MLE,
pueden variar signicativamente, debido
a varios factores tales como, el contenido
de humedad (CH), temperatura, orienta-
ción de las bras, uniones entre láminas,
tipo de adhesivo, densidad, nudos e im-
perfecciones de las láminas que confor-
man el elemento laminado (Aghayere y
Vigil, 2017; Claudio y Emilio, 2008; Zhang
y Sc, 2019) (Gao et al., 2022). En gene-
ral, estos factores deben considerarse de
manera cuidadosa al diseñar y construir
edicaciones con MLE.
La densidad de la madera que se
utiliza para fabricar la MLE es un factor
que inuye en la cantidad de adhesivo
que se utiliza (Khoo et al., 2021). Asimis-
mo, el tipo de adhesivo utilizado inuye
en la resistencia y rigidez del elemento
fabricado (Wei et al., 2013). También la
orientación de las bras puede inuir en
la resistencia de la MLE, ya que la made-
ra tiene una mayor resistencia cuando las
solicitaciones actúan de manera paralela
a la bra (Wdowiak Postulak, 2022).
En Ecuador la industria de MLE
tiene como principales empresas a Made-
bú, que ofrece MLE con longitud de 13 m,
secciones de 14x80 cm y fabricados con
madera de pino.
También se encuentra Aglomera-
dos Cotopaxi, que tiene en su catálogo
elementos de 6 m de longitud y sección
de 7.5x18.5 cm. Finalmente, se encuentra
Indumadera, la cual dispone de produc-
tos con longitud de 12 m y secciones de
15x60 cm (Madebú, 2021; Aglomerados
Cotopaxi, 2021; Indumadera, 2023).
Diferentes investigaciones deta-
llan las propiedades físicas y mecánicas
del pino en Ecuador. Los valores de las
propiedades de estas investigaciones se
resumen en la tabla 1. (Arpi et al., 2018),
(Ecuador Forestal, 2021; Nugra, 2019).
Tabla 1
Propiedades del pino ecuatoriano como
madera maciza por diferentes autores
U.
Azuay.
E.
Forestal.
D.
Nugra.
Unidad
ρ
614.29 390 473.31 kg/m³
E
0
15
202.11
11 020 13780 MPa
F
b,0
30.01 55.50 32.93 MPa
Nota: ρ Densidad, E
0
Modulo elasticidad,
F
b,0
Resistencia a exión paralela
Fuente: Arpi et al., 2018; Ecuador Forestal, 2021; Nugra,
2019.
Otros autores han realizado ensa-
yos en vigas de MLE, bajo condiciones
similares de normativa y con madera per-
teneciente a la familia Pinaceae (tabla 2).
Estos investigadores diseñaron y
fabricaron sus probetas. Entre ellos se en-
cuentra Recalde (2015) de la Universidad
Central del Ecuador, quien trabajó con
muestras pequeñas y, García y Muñoz,
(2015) de la Universidad del Azuay, con
trabajos con muestras grandes.
No se ha encontrado publicacio-
nes sobre propiedades mecánicas de vi-
gas de MLE que sean producidas por la
industria ecuatoriana. Por eso la importan-
cia de la caracterización de la MLE que se
comercializa en Ecuador.
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VIERA, et al. - Caracterización mecánica de vigas de madera laminada encolada (MLE) de pino producido en Ecuador. pp. 81-88 ISSN:1390-5007
Tabla 2
Propiedades del pino ecuatoriano como MLE
por diferentes autores
F. Recalde
García y
Muñoz
Unidad
ρ 550.00 581.00 kg/m³
E
0
5000.00 10 450.00 MPa
F
b,0
34.90 7.73 MPa
Nota: ρ Densidad, E
0
Modulo elasticidad, F
b,0
Resistencia a exión paralela
Fuente: Recalde, 2015; García y Muñoz, 2015.
2. OBJETIVOS
Caracterizar las propiedades físi-
cas y mecánicas de vigas de madera la-
minada encolada MLE, sobre la base de
madera maciza producida en Ecuador
mediante ensayos de laboratorio.
Obtener mediante ensayos de la-
boratorio las propiedades físicas y mecá-
nicas de elementos MLE, fabricados en la
industria ecuatoriana.
3. METODOLOGÍA
Se adquirió 4 probetas de MLE en
la empresa Madebú ubicada en Quito, las
cuales están fabricadas a partir de pino
producido en Ecuador. Las dimensiones y
ensayos se realizaron con base a la nor-
mativa (ASTM D198, 2015).
Las dimensiones de las probetas
(VF-01, VF-02, VF-03, VF-04) se detallan
en la tabla 3. Las láminas tienen un espe-
sor aproximado de 4 cm y las secciones
un total de 8 láminas. Además, la unión
longitudinal entre láminas es de tipo nger
joint, la cual tiene por base la realización
de un dentado en los extremos de la ma-
dera, para aumentar la supercie de en-
colado y por tanto su resistencia (Corma,
2015).
Los ensayos se realizaron en el
Centro de Investigación de la Vivienda
(CIV), perteneciente a la Escuela Politéc-
nica Nacional localizada en Quito. Se uti-
lizó una máquina universal (capacidad de
100 toneladas) y la deformación se midió
a través de un transductor de desplaza-
miento lineal variable LVDT (apreciación
0.001 mm).
Tabla 3
Dimensiones de probetas de MLE
Probeta
Dimensiones
b(m) d(m) Lo(m)
VF-01
0.141 0.321 4.099
VF-02
0.140 0.320 4.100
VF-03
0.141 0.321 4.099
VF-04
0.140 0.321 4.100
Fuente: Maliza y Mejía, 2023.
Procedimiento. Según la norma NCh
2165, los nodos e imperfecciones mayo-
res a 6 mm pueden afectar la resistencia
del material. (NCh 2165, 2015). Por lo cual
se marcaron en las 4 caras de las probe-
tas. Esto se indica en la gura 1.
Figura 1. Marcación de nodos
Fuente: Maliza y Mejía, 2023.
Se midió el contenido de humedad
mediante un higrómetro electrónico (Ecua-
dorGPS, 2022) y el peso de cada una de
las probetas antes de realizar el ensayo,
como se observa en la gura 2.
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Figura 2. Medición de contenido de humedad e
instrumentación de los equipos.
Fuente: Maliza y Mejía, 2023.
La carga puntual aplicada por la
máquina universal se transrió por una
viga y rodillos de acero, colocados a un
tercio de la luz, como se aprecia en la gu-
ra 3. Además, se colocó el deformímetro
LVDT en el centro de la luz en su parte
inferior. Posteriormente se inició el ensayo.
Para la ejecución del ensayo a e-
xión se realizó siguiendo las especicacio-
nes de la norma ASTM D198, donde indi-
ca que los momentos ectores, cuando se
aplican dos cargas puntuales, cada una a
los tercios de la luz, son similares a los ob-
tenidos por una carga uniformemente dis-
tribuida sobre toda la viga. Por esta razón
se eligió dicha disposición de cargas.
La distancia entre puntos de carga
(a) se encuentra principalmente en función
del peralte de la viga (d). Para obtener las
propiedades de resistencia a exión y mó-
dulo de elasticidad, debe cumplirse que
la relación a/d se encuentre entre 4 y 6 (-
gura 3).
La norma ASTM D198 establece
las ecuaciones 1 y 2 para obtener el mó-
dulo de elasticidad y la resistencia a e-
xión respectivamente.
(1)
Donde:
E: Módulo de elasticidad
P: Carga puntual aplicada por la máquina universal
a: Distancia entre cargas puntuales
l
st
: Longitud entre apoyos extremos
b: Base de la probeta
d: Peralte de la probeta
∆
st
: Deexión libre de cortante (en el centro de la
luz de la probeta)
(2)
Donde:
f
b
: Esfuerzo resistente a exión
P: Carga puntual aplicada por la máquina universal
a: Distancia entre cargas puntuales
b: Base de la probeta
d: Peralte de la probeta
La madera es un material higros-
cópico, ya que cambia de masa y volu-
Figura 3. Colocación de viga MLE en posición de ensayo
a exión.
Fuente: Maliza y Mejía, 2023.
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VIERA, et al. - Caracterización mecánica de vigas de madera laminada encolada (MLE) de pino producido en Ecuador. pp. 81-88 ISSN:1390-5007
men según su contenido de humedad.
Por lo tanto, es importante expresar las
condiciones bajo las cuales se obtiene la
densidad (Corma, 2015). La densidad de
la MLE correspondiente a su contenido de
humedad se obtuvo mediante el peso y el
volumen de la probeta a ensayar.
(3)
Donde:
ρ
CH
: Densidad de la madera (
kg
–––
m ³
)
P: Peso de la probeta al momento de ensayar (Kg)
V: Volumen de la probeta (m³)
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la tabla 4 se detallan los resul-
tados de: contenido de humedad, peso,
volumen y densidad de cada probeta.
Estas mediciones se realizaron antes de
realizar los ensayos, principalmente por el
contenido de humedad (CH), ya que este
puede variar según la humedad del lugar
de almacenamiento.
Tabla 4
Propiedades de probetas de MLE
Probeta
Propiedades probeta
C.H. (%)
Peso
(kg)
Volumen
(m³)
Densidad
(kg/m³)
VF-01
9920 93 000 0.186 501 281
VF-02
9250 88 000 0.184 479 094
VF-03
10 250 85 500 0.186 460 855
VF-04
9080 87 000 0.184 472 174
Fuente: Maliza y Mejía, 2023.
Los resultados de los ensayos a
exión se muestran en la tabla 5, donde
se detalla las resistencias a exión en el
límite elástico (L.E.) y rotura (ROT.), tam-
bién se muestra el módulo de elasticidad
y el de rotura.
Tabla 5
Resultados de ensayos a exión
VF-01 VF-02 VF-03 VF-04 Promedio
P (L.E)
62.2 62.9 56.7 73.2 63.7
∆ (L.E)
26.0 26.8 23.5 29.8 26.5
Fb (L.E)
16.9 17.1 15.4 19.9 17.3
E
7728.6 7596.8 7793.4 7957.0 7768.9
P (ROT)
109.8 71.5 93.6 99.6 93.6
∆ (ROT)
45.0 29.8 36.3 39.0 37.5
Fb
(ROT)
29.9 19.4 25.5 27.1 25.5
E (ROT)
7888.3 7766.5 8349.8 8259.0 8065.9
Fuente: Maliza y Mejía, 2023.
En la gura 4 se observa una rela-
ción lineal entre la aplicación de carga y
su deformación hasta casi llegar a la falla.
Los resultados se presentan en la siguien-
te gura:
Figura 4. Diagrama de carga vs deformación del ensayo
a exión
Fuente: Maliza y Mejía, 2023.
Las fallas que presentaron las pro-
betas se indican en la gura 5, donde se
visualiza que la falla inicia en la parte in-
ferior y de manera inclinada hacia arriba.
Particularmente en una de las probetas
esta falla se produjo en una unión nger
joint de la última lámina de la probeta.
Además, las fallas que se produjeron, se
pueden catalogar como de tipo frágil, ya
que no presentó una zona de uencia del
material.
Figura 5. Falla en la viga de MLE
Fuente: Maliza y Mejía, 2023.
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VIERA, et al. - Caracterización mecánica de vigas de madera laminada encolada (MLE) de pino producido en Ecuador. pp. 81-88 ISSN:1390-5007
Contenido de Humedad. Los valores ob-
tenidos se encuentran entre el 9 y 10 %.
Según la norma (NDS, 2018), el CH para el
uso de MLE como elementos estructurales
es de máximo 16 %, en la norma ecuato-
riana (NEC SE MD, 2015) “Diseño de es-
tructuras de madera”, indica que el CH es
19 %, por lo cual, los valores de las pro-
betas ensayadas se encuentran dentro de
los límites permitidos por las normativas.
Densidad. El contenido de humedad y la
densidad están relacionados directamen-
te, ya que, el agua que contiene la made-
ra varía la densidad del elemento. En las
investigaciones resumidas en la tabla 2, la
densidad de la MLE está entre 550 kg/m3
y 580 kg/m3, mientras que en las probetas
ensayadas se tiene un promedio de 478
kg/m3 (con un CH promedio de 9.5 %), lo
cual es cercano a los valores de otras in-
vestigaciones.
Módulo de elasticidad. El módulo de
elasticidad de la madera maciza, según
otras investigaciones, se encuentra en-
tre 11 000 y 15 000 MPa, mientras que la
MLE entre 5000 y 10 000 MPa. Según los
resultados de los ensayos el módulo de
elasticidad es de 7768.94 MPa, similares
a los valores descritos en la tabla 1. Sin
embargo, este es menor a las propieda-
des originales de la madera maciza, con
una reducción de aproximadamente 49 %,
lo que indica una disminución de la rigi-
dez de la madera maciza al conformar ele-
mentos laminados.
El valor de módulo de elasticidad
de los ensayos reeja que el material es
relativamente elástico, por lo cual, al mo-
mento de utilizarse en la fabricación de
edicaciones, se debe proveer de otros
elementos o materiales que aporten la ri-
gidez necesaria a la estructura.
Módulo de rotura. Como se puede apre-
ciar en la gura 4, se tiene una deforma-
ción lineal prácticamente hasta llegar a la
rotura, por esto el módulo de elasticidad
y rotura son similares, siendo E= 7768.94
MPa y E
rot
= 8065.89 MPa. Por lo cual la
MLE no presenta una zona de deforma-
ción plástica que pueda advertir su falla.
Debido a esto, el material puede utilizarse
para diseños estructurales únicamente en
el rango lineal. Además, en la normativa
(NEC-SE-MD, 2015) se menciona que las
estructuras fabricadas sobre la base de
madera maciza o laminada únicamente
trabajarán en el rango elástico.
Resistencia a la exión. La resistencia a
exión de la madera maciza según otras
fuentes se encuentra entre 30 y 33 MPa
(tabla 1); en cambio, en MLE se tiene entre
7 y 35 MPa (tabla 2). En los resultados de
los ensayos se tiene una resistencia a e-
xión hasta el límite elástico de 17.34 MPa
y a la rotura de 25.47 MPa (tabla 5). Por
ende, también se presenta una disminu-
ción entre los valores de madera maciza
a MLE de aproximadamente 42 %. Esto se
debe a la estructura de la madera maci-
za, que tiene una dirección de grano con-
tinuo, que permite a la madera soportar
mejor las cargas de exión sin fracturarse.
Por otro lado, la MLE está compuesta por
varias capas, determinando que la MLE
sea más propensa a la delaminación o a
la separación de las capas bajo cargas de
exión, lo que reduce su resistencia, ade-
más dependerá de la calidad de adhesión
de las vigas (Parra, 2019).
5. CONCLUSIONES
El contenido de humedad de la
madera es un factor importante en la cons-
trucción de edicaciones. Según normas
americanas y latinoamericanas el límite de
CH para elementos estructurales es en-
tre 12 y 16 %. En el caso de las probetas
ensayadas (CH 9 a 10 %), se encuentran
dentro de este límite, por lo cual, sus resul-
tados son representativos para elementos
estructurales.
La disminución del módulo de
elasticidad y resistencia a exión entre
madera maciza y MLE se puede presen-
tar, debido a que los elementos de MLE
están fabricados a partir de pequeñas lá-
minas encoladas entre sí y no forman un
elemento sólido en su totalidad, además,
la presencia de nudos, imperfecciones y
ubicación de uniones nger joint afectan a
la resistencia del elemento.
Los valores obtenidos de módulo
de elasticidad y resistencia a exión son
similares a otros autores, sin embargo, las
propiedades mecánicas de la MLE de-
penderán de factores como son el tipo de
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uniones, su ubicación, el contenido de hu-
medad, entre otros.
La falla de los elementos se puede
considerar frágil, ya que no llega a desarro-
llar una zona de deformación plástica gran-
de, así que, para la construcción de edi-
caciones se necesita de elementos que
produzcan una falla dúctil en la edicación,
como pueden ser conexiones metálicas.
Las fallas en de vigas de MLE pue-
den ocurrir en la unión de las láminas de-
bido a la debilidad del adhesivo utilizado,
a la falta de uniformidad en la densidad
de la madera o a la presencia de defectos
como nudos o grietas en la madera. Estos
factores pueden afectar la capacidad de
la viga.
La principal ventaja de la MLE en
comparación con la madera maciza es la
posibilidad de obtener secciones de gran
tamaño y grandes longitudes, ya que en
la madera maciza estas se encuentran li-
mitadas al diámetro y longitud del árbol,
además del tiempo que demora en crecer
el mismo.
6. REFERENCIAS
Aghayere, A., y Vigil, J. (2017). Structural
Wood Design (segunda edición).
Aglomerados Cotopaxi. (2021). Aglome-
rados Cotopaxi. https://www.cotopaxi.
com.ec/
Arpi, E., Espinosa, P., Proaño, D., y Crespo,
A. (2018). Maderas estructurales del Ecua-
dor. https://arquitecturapanamericana.
com/maderas-estructurales-del-ecuador/
ASCE. (2019). Civil engineering body
of knowledge: Preparing the future ci-
vil engineer. In Civil Engineering Body
of Knowledge: Preparing the Future Ci-
vil Engineer, 3th ed. American Society of
Civil Engineers (ASCE). https://doi.org/
10.1061/9780784415221
ASTM D198. (2015). Standard Test Me-
thods of Static Tests of Lumber in Structural
Sizes. https://doi.org/10.1520/D0198-15
Claudio, R., & Emilio, V. (2008). Propieda-
des físicas y mecánicas de la madera de
Pinus canariensis crecido en el secano de
la Región del Maule, Chile. https://scielo.
conicyt.cl/pdf/bosque/v29n3/art02.pdf
Corma. (2015). La construcción de vivien-
das en madera (1ª. ed.). Vol. 1. https://www.
madera21.cl/wp-content/uploads/2016/11/
Cap%C3%ADtulo-1.La-construccion-
de-viviendas-en-madera-completo-sin-in-
troducci%C3%B3n-5.pdf
Ecuador Forestal. (2021). Ficha técnica
pino ecuador. https://ecuadorforestal.
org/informacion-s-f-e/fichas-tecnicas-
para-la-repoblacion-forestal/
EcuadorGPS. (2022). Medidor de Hu-
medad de madera Dr. Meter Compacto
Modelo MD918. https://ecuadorgps.com/
producto/medidor-de-humedad-de-madera-
dr-meter-compacto-modelo-md918/
Gao, X., Zhu, D., Fan, S., Rahman, M. Z.,
Guo, S., y Chen, F. (2022). Structural and
mechanical properties of bamboo ber
bundle and ber/bundle reinforced com-
posites: a review. Journal of Materials Re-
search and Technology, 19: 1162–1190.
https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.05.077
García, R., y Muñoz, B. (2015). Diseño y
evaluación de miembros estructurales
en Madera Laminada Encolada (M.L.E.)
con uniones dentadas (nger joint), en
Pino Radiata. [Universidad del Azuay].
https://dspace.uazuay.edu.ec/bitstream/
datos/4880/1/11321.pdf
Indumadera. (25 de enero de 2023). Vigas
Laminadas. https://www.indumadera.com/
about-3
Khoo, P. S., Chin, K. L., Lee, C. L., H’ng,
P. S., & Hazuddin, M. S. (2021). Effect
of glue spreads on the structural pro-
perties of laminated veneer lumber from
spindleless rotary veneers recovered
from short rotation hevea plantation logs.
Polymers, 13(21). https://doi.org/10.3390/
polym13213799
Madebú. (2021). Madebú. https://madebu.
ec/
88
EÍDOS 23
2023
VIERA, et al. - Caracterización mecánica de vigas de madera laminada encolada (MLE) de pino producido en Ecuador. pp. 81-88 ISSN:1390-5007
Moya, L., Pérez Gomar, C., Vega, A.,
Sánchez, A., Torino, I., y Baño, V. (2019).
Relación entre parámetros de produc-
ción y propiedades estructurales de ma-
dera laminada encolada de Eucalyptus
grandis. Maderas. Ciencia y Tecnolo-
gía, ahead, 0–0. https://doi.org/10.4067/
s0718-221x2019005000305
NDS. (2018). National Design Specica-
tion. www.awc.org.
NEC SE MD. (2015). Norma ecuato-
riana de la construcción - Estructuras
de madera. https://web.archive.org/
web/20220619081230/https://www.
habitatyvivienda.gob.ec/wp-content/
uploads/downloads/2015/02/NEC-SE-MD-
Estructuras-Madera.pdf
Nugra, D. (2019). Alternativas del uso
de maderas en forticación minera, me-
diante la caracterización de Resisten-
cia a la Flexión. Universidad del Azuay.
https://dspace.uazuay.edu.ec/bitstream/
datos/8931/1/14579.pdf
Parra, O. (2019). Evaluación de la cali-
dad de adhesión en la madera lamina-
da encolada (MLE) de tres especies fo-
restales para la fabricación de vigas de
madera. https://repositorio.lamolina.edu.
pe/bitstream/handle/20.500.12996/3898/
parra-barreda-oscar-angel.pdf?sequen-
ce=1&isAllowed=y
Recalde, F. (2015). Diseño de elemen-
tos estructurales utilizando madera lami-
nada. Universidad Central del Ecuador.
http://www.dspace.uce.edu.ec/bitstream/
25000/4507/1/T-UCE-0011-179.pdf
Wdowiak Postulak, A. (2022). Strengthe-
ning of Structural Flexural Glued Lamina-
ted Beams of Ashlar with Cords and Car-
bon Laminates. Materials, 15(23), 8303.
https://doi.org/10.3390/ma15238303
Wei, P., Wang, B. J., Zhou, D., Dai, C.,
Wang, Q., & Huang, S. (2013). Mechani-
cal properties of poplar Laminated Veneer
Lumber modied by carbon ber reinfor-
ced polymer. BioResources, 8(4), 4883–
4898. https://doi.org/10.15376/biores.
8.4.4883-4898
Zhang, J., & Sc, B. (2019). Bonding Pro-
cess and Performance of Structural Bam-
boo-wood Laminates (The faculty of gra-
duate and postdoctoral studies).
89
EÍDOS 23
2023
KAIWAAN, et al. - Structural Behavior of Kenaf Fibre Reinforced Concrete Beams. pp. 89-95 ISSN:1390-5007
1
Abdulhai Kaiwaan,
2
Sayed Javid Azimi,
3
Sayed Alem Azimi
1
Structural Engineering Faculty of Afghan International Islamic University. PhD candidate at Civil Engineering
at Delhi Technological University. kaiwaan38@gmail.com. ORCID: 0009-0008-2427-5902
2
Structural Engineering Faculty of Afghan International Islamic University. PhD candidate at Civil Engineering
at Delhi Technological University. s.javidazimi@gmail.com. ORCID: 0000-0003-2149-7768
3
Electrical Engineering faculty of Takhar University. alem.azimi@gmail.com. ORCID: 0009-0005-1451-164X
Structural Behavior of Kenaf Fibre Reinforced
Concrete Beams
Comportamiento estructural de vigas de hormigón armado con
bra Kenaf
EÍDOS N
o
23
Revista Cientíca de Arquitectura y Urbanismo
ISSN: 1390-5007
revistas.ute.edu.ec/index.php/eidos
Recepción: 19, 11, 2023 - Aceptación: 12, 12, 2023 - Publicado: 01, 01, 2024
Resumen:
Este artículo presenta el efecto de las bras de kenaf
en vigas de hormigón armado. Al investigar el compor-
tamiento estructural de las vigas, se realizó una prue-
ba de exión de cuatro puntos en cinco vigas con-
siderando dos parámetros distintos (i) la disposición
del refuerzo de corte (ii) la cantidad de bras de kenaf
en las vigas antes mencionadas. Las vigas constan
de dos vigas con refuerzo de corte total mediante dos
cantidades de bras de kenaf, 10 kg/m³ y 20 kg/m³,
respectivamente, y otras dos vigas con un 50 % de
mayor espaciado de corte con dos cantidades dife-
rentes de bras de kenaf de 10 kg/m³ y 20 kg. /m³
fueron examinados. Una viga de control está hecha
de bra de kenaf de 0 kg/m³ con refuerzo de corte
total. Los resultados experimentales sugieren que las
vigas con la inclusión de bras de kenaf demuestran
un aumento signicativo en la capacidad de carga,
ductilidad y resistencia al corte. Además, se observó
que el modo de falla cambia del modo de corte al
modo de exión. Además, este estudio opina que las
bras de kenaf son compatibles con RC, lo que arroja
resultados prometedores.
Palabras clave: bra de kenaf, ductilidad, capacidad
de carga, modo de falla.
Abstract:
This paper presents the effect of kenaf bres in
reinforced concrete beams. In investigating the
structural behaviour of the beams, four point bending
test was conducted on ve beams by considering
two distinct parameters (i) shear reinforcement
arrangement (ii) the amount of kenaf bres in the
aforementioned beams. The beams consists of Two
beams with full shear reinforcement by two amount of
kenaf bres, 10kg/m³ and 20kg/m³, respectively and
two other beams with 50% increased shear spacing
with two different amount of kenaf bre 10 kg/m³ and
20 kg/m³ were examined. A control beam is made
of 0 kg/m³ kenaf bre with full shear reinforcement.
The experimental results suggests that beams with
the inclusion of kenaf bres demonstrates signicant
increase on the load carrying capacity, ductility and
shear strength. Moreover, it was observed that the
mode of failure is altered from shear mode to bending
mode. Furthermore, this study opines that kenaf bres
are compatible with RC which yields promising results.
Keywords: kenaf ber, ductility, load carrying capacity,
mode of failure.
90
EÍDOS 23
2023
KAIWAAN, et al. - Structural Behavior of Kenaf Fibre Reinforced Concrete Beams. pp. 89-95 ISSN:1390-5007
Figure 1. Kenaf ber (cut 30 mm length) Figure 2. Slump test
1. INTRODUCTION
Kenaf is scientically known as
Hibiscus cannabin’s L. and it falls under
the Malvaceae family. It is cultivated in In-
dia, Bangladesh, United States of Amer-
ica, Indonesia, Malaysia, South Africa,
Thailand, parts of Africa, and in specic
parts of southeast Europe for its bre [1].
The cracking phenomenon on concrete
structures, are often caused by low ten-
sile strength, drying shrinkage and plastic
shrinkage. The inclusion of bre increases
the strength load carrying capacity, ductil-
ity, stiffness of structure as well as reduces
the drying shrinkage and plastic shrink-
age. The inclusion of bres also acts as a
crack arrestor and improves the dynamic
and static behaviour of concrete struc-
ture [5]. Although steel bre mitigates the
problem of low tensile strength of concrete
and micro cracks, nonetheless it does not
completely solve the problem as over a
long period of time, steels are susceptible
to corrosion and this will cause sudden
catastrophic failure in concrete structures.
This alone motivates the need of
the use of different type of bres such
as, natural bres which is more copious,
economical and environmental friendly as
compared to synthetic bres [2, 4]. The in-
clusion of natural bres in reinforced con-
crete structures in enhancing the struc-
tural properties are well recognised due to
their low density and high specic strength
which are desirable in concrete structures
[1-4]. The tensile strength of kenaf bre is
between 400-550 MP which is higher than
some natural bre namely sisal and jute
[4]. Owing to the desirable characteris-
tics of kenaf bres, it bets as a potential
candidate to be used as bres in concrete
structures [6]. A similar study was con-
ducted for lightweight concrete using oil
palm shell (OPS) [7]. The present study in-
tends to investigate the inuence of kenaf
bres when added to reinforced concrete
beams as well as its effectiveness of as a
part of shear reinforcement through the in-
crease of shear links.
2. METHODOLOGY
2.1. Preparation of reinforced concrete
beams for testing
Table 1 lists three sets of concrete
mixture proportions for ve beams. Kenaf
bres included in the mixtures are 30 mm
of length with a diameter between 0.1 mm
to 2 mm as shown in Fig. 1. Super-plasti-
cizer was added to achieve the required
slump. The concrete mixture used in the
fabrication of all specimens has a slump in
the range of 95 mm to 105 mm as shown
in Fig. 2.
The loading arrangement and re-
inforcement properties of the beam are
shown in Fig. 3 and Fig. 4. The beams
were initially designed by Euro code 2
with shear reinforcement less than that is
required to cause shear failure. Two ar-
rangements were considered (i) full shear
reinforcement and (ii) reduced in shear
reinforcement (this was carried out by in-
creasing the spacing between the shear
links by 50 %). Subsequently, two amounts
of bres contents were added into the re-
inforced concrete mixture to examine the
effect of kenaf bres in reinforced con-
crete beams. Therefore, ve beams (three
for full shear reinforcement and two for re-
duced in shear reinforcement) were tested
under four point bending test. The beam
91
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KAIWAAN, et al. - Structural Behavior of Kenaf Fibre Reinforced Concrete Beams. pp. 89-95 ISSN:1390-5007
with full shear reinforcement without 0 kg/
m³ bers was considered as the control
beam. The test was carried out on the 56th
day in order to ensure that the reinforced
concrete beams added with kenaf were
fully hardened.
Table1. Mixture of concrete
Ingredients Kg/m³ Kg/m³ Kg/m³
Concrete Mix 1 Mix 2 Mix 3
Kenaf ber 0 10 20
Coarse aggregate 308 308 308
Super plasticizer
(Liter/m³)
5 5 5
Water (Liter/m³) 204 204 204
Fine aggregate
(sand)
848 848 848
W/C ratio 0.4 0.4 0.4
Cement 510 510 510
2.2. Testing.
Static loading test was conducted
using a hydraulic machine under two point
loading. The three linear variable differen-
tial transducers (LVDT) in the actuator was
used to determine the mid-span displace-
ment whilst the load cell indicated the ap-
plied and the load test set-up for beams as
shown in Fig. 3. The cracking of the beams
was marked by numbering all the cracks
and their location.
3. RESULTS AND DISCUSSION
Fig. 6 and Fig. 7 illustrate the load
deection curves of the ve beams. Fig.
6 depicts the load deection curve for full
shear reinforcement with 0 kg/m³, 10 kg/
m³ and 20 kg/m³ amount of kenaf ber. It
could be observed from the load- deec-
Figure 5. Main reinforcement
arrangement & dimensions of the
beam
Figure 4. Loading arrangement and dimensions of the beam
Figure 3 Test set-up
92
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KAIWAAN, et al. - Structural Behavior of Kenaf Fibre Reinforced Concrete Beams. pp. 89-95 ISSN:1390-5007
tion curves, that the beam without bers
failed at a deection of 8mm and at a load
carrying capacity of 80 kN. On the other
hand, beam with 10 kg/m³ and 20 kg/m³
failed at a deection of 18 mm with a load
carrying capacity of 100 kN, whilst for the
deection of 20 mm, the load carrying ca-
pacity is 107 kN. The load deection curve
demonstrates signicant increase at load
carrying capacity of beam. Moreover, the
beams with reduced shear arrangement
and with 20 kg/m³ failed at a deection of
18 mm and load carrying capacity of 88
kN which suggests a good improvement
in the load carrying capacity by adequate
amount of kenaf ber.
The results from the load deec-
tion curves of Fig. 6 and Fig. 7 are summa-
rized in Table 2 and Table 3, respectively.
Where P
max
characterizes the maximum
strength, P
max,0
characterizes the maxi-
mum strength of the control beam, P
u
the
ultimate strength, δ
y
the yield deection, δ
u
the ultimate deection, μ the ductility and
W
K
, the amount of kenaf ber. Table 2 sug-
gests that the peak strength of the beam is
increased to up to 25% for Wk = 10 kg/m³
and 34% for Wk = 20 kg/m³ respectively.
The Table 3 shows that the peak strength
of the beam is reduced in shear reinforce-
ment with 10 kg/m³ shows a 1% increase
in P
max
as compared to the control beam
whist for the 20 kg/m³ kenaf ber, 9%.
However, with reduced shear links dem-
onstrates the potential for kenaf bers to
enhance peak strength to up to 9%.
TABLE 2. Results for beams with full shear
reinforcement
(* this ratio represents the change in maximum
strength, † this ratio represents the change in
residual strength, ‡ this ratio represents the
change in ductility)
W
K
(kg/m³) 0 10 20
P
Max
(KN) 80 100 107
P
Max
/P
Max,0
* 1 1.25 1.34
P
u
(KN) 74 102 116
P
u
/PMax† 0.9 1.275 1.45
δ
y
(mm) 6 12 12
δ
u
(mm) 8 18 20
μ=δ
u
/ δ
y
‡ 1.3 1.5 1.67
TABLE 3. Results for reduced shear
reinforcement beams
(* this ratio represents the change in maximum
strength, † this ratio represents the change in
residual strength, ‡ this ratio represents the
change in ductility)
W
K
(kg/m³) 10 20
P
Max
(KN) 70 88
P
Max
/P
Max,0
* 1.01 1.09
P
u
(KN) 76 78.8
P
u
/PMax† 1.085 0.98
δ
y
(mm) 10 12
δ
u
(mm) 18 24
μ=δ
u
/ δ
y
‡ 1.8 2
Figure 6. Load-deection curves for RC beams with full shear
reinforcement.
Figure 7. Load-deection curves for RC beams with reduced
in shear reinforcement.
93
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KAIWAAN, et al. - Structural Behavior of Kenaf Fibre Reinforced Concrete Beams. pp. 89-95 ISSN:1390-5007
The result obtained opines that the
ber acts appropriately in controlling the
crack propagation of the beams. Presence
of the bres bridge the crack opening, thus
higher load is required to produce similar
deection with the control beam. As the
load increases, more cracks formed in the
KFRC beam. Eventually, the ber starts to
pull out from the matrix which consequent-
ly drops the load carrying capacity. Fail-
ure of the control beam (beam with 0 kg/m³
and full shear reinforcement) occurred
due to the formation of a single crack led
to shear failure of the beam as shown in
Fig. 8. Therefore, bres serve potential
as part of shear reinforcement, which
in turn changes the mode of failure from
brittle (beam without bres) to a more duc-
tile manner (beam with bres). All KFRC
beam have exural cracks distributed over
the entire section of maximum and con-
stant bending moment as shown in Fig. 9,
Fig. 10, Fig. 11 and Fig. 12. The two beams
with normal spacing and with 10 kg/m³
and 20 kg/m³ kenaf ber show high mul-
tiple cracking behaviours than other two
beams with increased spacing. Cracks
widths were measured at every load inter-
val and the crack formations were marked
on the beams. It was observed that the rst
crack constantly appears close to the mid-
span of the beam. The cracks forming on
the surface of the beams were mostly verti-
cal, suggesting failure in exure with KFRC
beams. By enhancing the ber amount the
number of crack increased, and show mul-
tiple cracking failure. It was also observed
that for KFRC beams, the crack widths at
service load were below the maxi- mum al-
lowable value as conformed by Erocode2
for durability requirements.
In this study, the ductility (μ) was
investigated and presented in Table 2
and Table 3. The ductility ratio is taken
in terms of µ=δ
u
/δ
y
, which is the ratio of
ultimate to rst yield deection, where
δ
u
is the deection at ultimate load and
δ
y
is the deection when steel yields. In
general, high ductility ratios indicate that
a structural member is capable of under-
going large deections prior to failure.
In this investigation adequate ductility is
observed for both beams shear arrange-
ment. The Fig. 6 and Table 2 show ductil-
ity increased up to 50% for Wk = 10 kg/m³
and 67% for Wk= 20 kg/m³ with full shear
reinforcement. Furthermore, signicant in-
crease in the ductility with reduced shear
reinforcement 80% for Wk = 10 kg/m³
and 100% for Wk = 20 kg/m³ as shown
in Fig. 7, and Table 3. This demonstrates
that with the addition of the bers facili-
tates ductile mode of failure.
Figure 8. RC beam with full shear reinforcement without bres
Figure 9. RC beam with full shear reinforcement,10kg/m³ kenaf ber
94
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4. CONCLUSION
Based on the nding of this study, it
can be concluded that the addition of kenaf
ber consistently enhances the load car-
rying capacity, ductility, and changes the
mode of failure of RC beams from brittle to
ductile manner. This shows that there are
clear benets of adding kenaf bres at both
serviceability and ultimate limit state which
are important for design consideration. The
study indicates that in order to maintain the
workability of the KFRC requires the use of
a cement rich mixture. Furthermore, super-
plasticizer should be added to account for
water absorbed by the bres and to main-
tain the workability of the fresh KFRC. Ke-
naf ber exhibits the ability to control crack
opening and reduce the crack width con-
siderably as compared to RC beam with-
out bres. As sufcient amount of ber was
added the load carrying capacity, ductility
were increased at certain point. The differ-
ence in capacity of the beams with 20 kg/
m³ amount of kenaf ber was signicantly
larger than the difference of the beams with
low kenaf ber 10 kg/m³).
• Kenaf bre showed favourable con-
tribution in improving the strength
(P
y
and P
max
) and ductility as well
as changing the mode of failure of
NRC beams. The addition of ber at
Vf = 2 % into the beam with SI = 0 %
demonstrates the increase in streng-
th of P
y
and P
max
up to 31 % and 37 %,
respectively.
• It is also observed that the ductility
ratio is increased; nonetheless only a
certain limit of bre inclusion should
be observed as the inclusion beyond
this limit exhibits poor ductility.
• Mode of failure of beams with an
adequate amount of ber changed
from shear to bending as illustrated
by the beam with SI = 100 % added
ber at Vf = 2 %.
• Cracking pattern indicated that with
a sufcient quantity of ber the mode
Figure 11. RC beam reduced shear reinforcement with 10kg/m³
Figure 12. RC beam reduced shear reinforcement with 20kg/m³
Figure 10. RC beam full shear reinforcement with 20kg/m³
95
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KAIWAAN, et al. - Structural Behavior of Kenaf Fibre Reinforced Concrete Beams. pp. 89-95 ISSN:1390-5007
of failure of beams changes from
shear to bending as illustrated by
adding a minimum bre of Vf = 1 %
Vf = 1.5 % and Vf = 2 % into the
beams with SI = 0 %, SI = 50 % and
SI = 100 % respectively
ACKNOWLEDGMENT
This study is partly funded by the
Ministry of Higher Education, Afghanistan
and University Malaysia Pahang, Malay-
sia, under internal research grant number
RDU 1203108.
5. REFERENCES
Deka, H., Misra, M., & Mohanty, A. (2013).
Renewable resource based “all green
composites” from kenaf biober and poly(-
furfuryl alcohol) bioresin. Industrial Crops
and Products, 41, 94–101.
Akil, H. M., Omar, M. F., Mazuki, A. A. M.,
Saee, S., Ishak, Z. A. M., & Abu Bakar,
A. (2011). Kenaf ber reinforced compo-
sites: A review. Materials & Design, 32(8–
9), 4107–4121.
Udoeyo, F. F., & Adetifa, A. (n.d.). cha-
ractristic of kenaf ber reinforced mortar
composite
Lewis, G., & Premalal, M. (1979). Natural
vegetable bres as reinforcement in ce-
ment sheets. Magazine of Concrete Re-
search, 31(107), 104–108
R. Nicole, “Title of paper with only rst
word capitalized,” J. Name Stand. Ab-
brev., in press.
Zhang, J., Stang, H., & Li, V. C. (2001).
Crack bridging model for bre reinforced
concrete under fatigue tension. Internatio-
nal Journal of Fatigue, 23(8), 655–670.
Mohsin, S., Maszura, S., Azimi, S. J., &
Namdar, A. (2014, August). Behaviour of Oil
Palm Shell Reinforced Concrete Beams Ad-
ded with Kenaf Fibres. In Applied Mecha-
nics and Materials (Vol. 567, pp. 351-355).
96
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SIMBAÑA, et al. - Análisis del desempeño climático y de sistemas sostenibles pasivos del hotel “Ciudad de Catamayo” en el centro de Catamayo. pp. 97-108 ISSN:1390-5007
1
Patricio R. Simbaña Escobar,
2
María P. Arias Córdova,
3
Jaime F. Arroba Rodríguez,
4
Cristhian V. García Arteaga,
5
Melanie G. Obando González
1
Facultad de Arquitectura y Urbanismo, Universidad UTE. patricio.simbana@ute.edu.ec.
ORCID: 0000-0002-9172-1457
2
Facultad de Arquitectura y Urbanismo, Universidad UTE. maria.arias@ute.edu.ec.
ORCID: 0009-0006-2715-2671
3
Facultad de Arquitectura y Urbanismo, Universidad UTE. jimmy_arroba2006@hotmail.com.
ORCID: 0009-0004-6879-2734
4
Facultad de Arquitectura y Urbanismo, Universidad UTE. cristhianvgarcia001@gmail.com.
ORCID: 0009-0009-9662-9332
5
Facultad de Arquitectura y Urbanismo, Universidad UTE. obandomelanie5@gmail.com.
ORCID: 0009-0006-7875-7718
Análisis del desempeño climático y de sistemas
sostenibles pasivos del hotel “Ciudad de Catamayo”
en el centro de Catamayo
Climate performance and sustainable passive systems analysis of
the hotel “Ciudad de Catamayo” in downtown Catamayo
EÍDOS N
o
23
Revista Cientíca de Arquitectura y Urbanismo
ISSN: 1390-5007
revistas.ute.edu.ec/index.php/eidos
Resumen:
En la actualidad, los proyectos arquitectónicos que
incluyen un enfoque sostenible entendiendo las con-
diciones climático del sitio, garantizan un mejor des-
empeño de confort térmico a sus usuarios. Además,
existe una creciente demanda de usuarios y turistas
por proyectos sostenibles cuya huella de carbono sea
la menor posible en procura de proteger al medioam-
biente cumpliendo la agenda sostenible 2030 de la
ONU. Debido al potencial turístico de Catamayo y las
características climáticas que se presentan, este arti-
culo académico evalúa las condiciones climáticas del
sitio, y el comportamiento de un edicio existente en
Catamayo, sobre el cual se genera recomendaciones
para mejorar la zona de confort al interior del edicio
basado en estrategias pasivas sostenibles. Para esto
se incluye el análisis climático del cantón utilizando la
carta psicométrica, rosa de los vientos y la carta este-
reológica para conocer su variación climática y enfo-
car los datos obtenidos en el análisis sobre el edicio
existente del hotel “Ciudad de Catamayo”. De hecho,
el edicio enfrenta largas horas de exposición solar du-
rante el día, lo que condiciona a generar un alto consu-
mo energético para mantener una temperatura interna
adecuada para sus huéspedes. Por lo tanto, en base
a los datos del análisis realizado y varias simulaciones
de recorrido solar y recorrido de vientos, se establece
estrategias pasivas a implementarse que permitan a
la edicación reducir la ganancia de radiación solar e
incluyan una ventilación natural para disminuir el con-
sumo energético y mejorar la zona de confort interna
del hotel.
Palabras clave: análisis climático, zona de confort, ven-
tilación natural, consumo energético, ganancia de som-
bra, renovación de aire.
Recepción: 14, 09, 2023 - Aceptación: 11, 12, 2023 - Publicado: 01, 01, 2024
98
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SIMBAÑA, et al. - Análisis del desempeño climático y de sistemas sostenibles pasivos del hotel “Ciudad de Catamayo” en el centro de Catamayo. pp. 97-108 ISSN:1390-5007
Abstract:
Nowadays, architectural projects that include a
sustainable approach by understanding the climatic
conditions of the site, guarantee a better thermal
comfort performance to its users. In addition, there is a
growing demand from users and tourists for sustainable
projects whose carbon footprint is the smallest possible
to protect the environment in compliance with the UN’s
2030 sustainable agenda. Due to the tourist potential
of Catamayo and the climatic characteristics that are
presented, this academic article evaluates the climatic
conditions of the site, and the behavior of an existing
building in Catamayo, on which recommendations
are generated to improve the comfort zone inside
the building based on sustainable passive strategies.
This includes the climatic analysis of the site using
the psychometric chart, wind rose and stereological
chart to know its climatic variation and focus the data
obtained in the analysis on the existing building of the
hotel “Ciudad de Catamayo”. In fact, the building faces
long hours of solar exposure during the day, which
conditions to generate a high energy consumption
to maintain an adequate internal temperature for its
guests. Therefore, based on the data from the analysis
and several simulations of solar and wind paths, passive
strategies are established to be implemented that allow
the building to reduce solar radiation gain and include
natural ventilation to reduce energy consumption and
improve the internal comfort zone of the hotel.
Keywords: climatic analysis, comfort zone, natural
ventilation, energy consumption, shading gain, air
renewal.
1. INTRODUCCIÓN
Ante el preocupante cambio cli-
mático que se está viviendo en la actua-
lidad, los Objetivos de Desarrollo Sosteni-
ble ODS, propuestos por la ONU para la
Agenda 2030 buscan establecer estrate-
gias que reduzcan la huella de carbono
y que sean aplicadas no solo a nivel de
ciudad sino también ahora a nivel local
de comunidad. De hecho, la construcción
es el causante del 40% de las emisiones
de CO² a nivel mundial, por lo que al im-
plementar estrategias sostenibles en las
nuevas edicaciones no solo disminuye
la huella de carbono, sino que también
garantiza la creación de espacios confor-
tables dependiendo lo menos posible de
sistemas mecánicos de calefacción o ven-
tilación (Simbana et al, 2020).
Debido al crecimiento constante
de las ciudades, varias municipalidades a
nivel mundial y en Ecuador han implemen-
tado normativas que se enfocan en lograr
un crecimiento sostenible considerando el
menor impacto de las nuevas edicacio-
nes. La Normativa Ecuatoriana de Cons-
trucción, NEC, incorpora todo un capítulo
llamado, Eciencia Energética en la Cons-
trucción, en donde incluye parámetros y
estrategias que garanticen un correcto
desempeño energético y zona de confort
a nivel interno de la edicación. (NEC,
2018). Sin embargo, no se ha tomado en
consideración todavía el impacto a nivel
exterior, por lo que se requiere implemen-
tar mayor enfoque en incluir simulaciones
de radiación solar y ventilación a nivel
contextual que permitan reducir aspectos
como islas de calor o frio a nivel peatonal
(Kanters et al, 2012).
Kabisch (et al., 2016) hablan sobre
soluciones basadas en la naturaleza (NbS)
como una estrategia para hacer frente al
cambio climático en áreas urbana; expo-
nen que, el concepto de soluciones ba-
sadas en sistemas pasivos promueve el
mantenimiento, mejoramiento y restaura-
ción de la biodiversidad y de ecosistemas
como un medio para abordar de manera
simultánea diversas inquietudes. Es así,
que desarrollar un proyecto arquitectó-
nico basado en ventilación e iluminación
natural, no solo garantiza una adecuada
zona de confort al interior de un espacio,
además contribuye en la reducción de la
huella de carbono, al disminuir la depen-
dencia de sistemas mecánicos de cale-
facción o ventilación.
Adicionalmente, estrategias ac-
tivas como la implementación de muros
verdes, uso de energía renovable a través
de paneles solares, son consideradas en
dentro de las NbS, con el n de regular
la temperatura interna de edicios, ge-
nerar sombras mediante paneles móviles
que adapten a la necesidad el usuario o
al uso del edicio logrando disminuir las
emisiones de CO2, y por ende contribu-
yendo a los ODS de la Agenda 2030 de
la ONU.
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Bravo H. y Pérez G. (2016) men-
cionan que la concepción de un edicio
debe estar bajo en un enfoque termodiná-
mico, es decir, que desde que se plani-
ca hasta que empieza a ser usado debe
considerarse el gasto energético, confort
térmico y la evolución termodinámica del
edicio. Por ende, se debe implementar
estrategias pasivas en una edicación
que garanticen el correcto desempeño
energético de una edicación, y de ser
necesario complementar el proyecto con
sistemas mecánicos. De esta manera se
cumple con los requerimientos de clima-
tización y zona de confort dependiendo
directamente de los sistemas pasivos, y
solo cuando las estrategias de ventilación
o radiación naturales no abastecen, se ac-
tivan la ventilación o radiación mecánica.
Para determinar un diseño ecien-
te, el uso de software se ha convertido en
una herramienta importante para analizar
el comportamiento de los materiales y la
edicación en el sitio de construcción, de-
terminado de esta manera el desempeño
del diseño. Según Bustamante se propone
la implementación de cuatro parámetros
de diseño para la realizar el análisis de la
edicación, siendo estos: porcentaje de
acristalamiento, tipo de protección solar,
tipo de vidrio y orientación de la edica-
ción, con el objetivo de identicar la in-
uencia de estos parámetros en el desem-
peño energético del edicio y estrategias
pasivas en relación con los mismos para
tener un mayor control de la incidencia so-
lar en el edicio (Bustamante et al, 2012).
A nivel de ciudad y urbano se re-
quiere implementar estrategias que ga-
ranticen un correcto crecimiento sosteni-
ble de espacios verdes y edicaciones,
manteniendo un adecuado acceso a ilumi-
nación natural. Es por esto que dentro de
los 17 objetivos propuestos por la ONU,
uno especícamente se enfoca en el de-
sarrollo sostenible de las ciudades, permi-
tiendo que estas vayan mejorando y cre-
ciendo en base a un conjunto de normas
y estrategias que se logre un desarrollo
social y económico igualitario para todos
los ciudadanos, se enfoca principalmente
en la optimización de los recursos y el co-
rrecto manejo de los mismo para reducir el
impacto ambiental que se ha registrado y
que cada día va en aumento.
Es importante considerar que este
objetivo se complementa con el ODS 7
y 13, que mencionan el uso de energías
renovables tanto para el uso diario como
para combatir el cambio climático, em-
pleando medidas emergentes que lleven
a las ciudades hacia un mejoramiento y
progreso común (Naciones Unidas,2018).
En base al ODS 11, ciudades sos-
tenibles, este artículo se enfoca en la in-
vestigación de una zona dentro del terri-
torio ecuatoriano que aún no ha logrado
extender su territorio por completo hasta
el límite de crecimiento urbano, el cantón
Catamayo ubicado al sur de la región sie-
rra del Ecuador, en la provincia de Loja.
Catamayo cuenta con un clima cálido
seco y es conocido por ser un valle verde
gracias a su extensa producción de caña
de azúcar, sin embargo, dentro del caso
urbano se ha evidenciado un crecimiento
disociado del impacto climático, es decir,
las nuevas edicaciones no presentan un
diseño sostenible que garantice una zona
de confort a pesar de los contrastes de
temperatura que se da en ese sitio, lo que
ocasiona la dependencia de aires acon-
dicionados y calefactores (Naciones Uni-
das, 2018).
En relación a lo mencionado, se
debe considerar que la zona de estudio se
encuentra en la región andina del Ecuador
y presenta un valor de irradiación solar al-
rededor de las 1600 horas mensuales de
exposición del sol (Pourrut & all, s/n). De-
bido a los movimiento de rotación y trasla-
ción de la tierra habrá zonas que se vean
mayormente favorecidas que otras, lo que
inuye en el diseño de las edicaciones
y su entorno, como la disposición de las
áreas privadas, sociales y comunes de las
edicaciones (Tojo, 2010). Esto se relacio-
na directamente con los valores de tempe-
ratura que varían entre los 13° a 23° duran-
te el día y la noche (Bravo, y otros, 2019).
Para el desarrollo de esta inves-
tigación se toma de caso de estudio: El
hotel “Ciudad de Catamayo” sobre el cual
se realiza un estudio del comportamiento
térmico y climático del mismo. Este hotel
se ubicado en el centro del cantón, es una
edicación de cuatro pisos situada en un
predio esquinero, su contexto inmediato
esta entre los dos y tres pisos de altura
100
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y se evidencia el uso del portal en facha-
das, por lo tanto, la proyección de sombra
sobra las fachadas del edicio es baja en
relación con la cantidad de horas sol con
las que cuenta el cantón. En cuanto al re-
cubrimiento del hotel, se evidencia una ter-
minado de alucobond como material ais-
lante en sus fachadas frontal y posterior,
mientras que, en las laterales, se evidencia
mampostería de ladrillo, para las ventanas
se empleó dos tipos de materiales, un full
glas para las ventanas laterales y vidrio
azul reectivo para las ventanas centrales.
El presente artículo analiza las
condiciones climáticas del lugar donde
se implanta este hotel “Ciudad de Cata-
mayo”, así como la ganancia de radiación
térmica y de ventilación natural, con el
objetivo de determinar cómo es el com-
portamiento interno del edicio según la
variación de la temperatura durante el día
y a lo largo del año según los datos de
la carta psicométrica del cantón Catama-
yo y establecer soluciones enfocadas en
el uso de energías pasivas y renovables,
aprovechamiento de recursos como la ilu-
minación y ventilación natural de los es-
pacios mediante una comparativa entre el
estado actual del edicio y una propuesta
adaptativa al mismo.
2. METODOLOGÍA
La investigación se realizó en la
ciudad de Catamayo, ubicada en la pro-
vincia de Loja al sur del Ecuador.
Para el efecto se escogió el cen-
tro urbano del cantón como área de estu-
dio donde las tipologías de viviendas son
combinadas con una mixtura de usos de
suelos, sean estos: comercial, administra-
tivo, centro histórico, e industrial de bajo
impacto, principalmente.
Tal es así que, para el respectivo
muestreo y análisis del caso, se ha selec-
cionado una manzana tipo de las caracte-
rísticas descritas frente al parque de Cata-
mayo, dada su diversidad de actividades
que permite una dinámica constante de la
movilidad peatonal y vehicular en el sector
durante el día.
Se cuanticaron alrededor de 20
predios en esta manzana, de los que se
seleccionó el predio donde se encuentra
edicio hotel “Ciudad de Catamayo”, dada
la singularidad de su diseño arquitectóni-
co expresada en su forma y materialidad,
compuesto por vidrios y revestimiento de
alucobond, que inuyen directamente so-
bre el confort térmico al interior de edicio,
y de su población uctuante.
Consecuentemente, para la reco-
lección de datos se realizó una investiga-
ción socioespacial, dividida en dos par-
tes: una investigación cuantitativa, y una
investigación cualitativa.
En la investigación cuantitativa in-
cluye el análisis de la carta psicométrica
del cantón Catamayo en sus diferentes
meses del año, análisis de la rosa de los
vientos con sus diagramas de ventilación
en planta y en corte, y el análisis de la car-
ta estereográca marcando sus sombras
tanto en verano e invierno.
Se complementó la investigación
cuantitativa, con un breve análisis urbano
de la implantación del edicio en la man-
zana de estudio, y la incorporación de la
normativa establecida en el Plan de Uso y
Gestión del Suelo – PUGS, referente a la
forma de ocupación del suelo, lote míni-
mo, retiros, cos total, altura de edicación,
densicación, y distancia entre bloques
principalmente, representados en datos
estadísticos; es decir un breve análisis de
cómo estos aprovechamientos urbanísti-
cos inuyen en el diseño arquitectónico y
sostenible del edicio en estudio.
Para la investigación cualitativa
se revisó casos de estudios referentes al
tema de investigación; así como la lectura
de documentos que denen los principa-
les conceptos relacionados a la sostenibi-
lidad y la resiliencia urbana; y el análisis
documental y normativo de los instrumen-
tos de planicación supranacional (ODS,
Nueva Agenda Urbana, Implementación
de la NAU en América Latina y el Caribe),
y de los instrumentos de planicación ur-
bana nacional (Constitución 2008, LOO-
TUGS, COOTAD, PDOT, PUGS) relaciona-
dos con la investigación.
Referente a los programas utiliza-
dos para el análisis cuantitativo de la in-
vestigación, se utilizó el software Climate
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Consultant 6.0, donde se muestran datos
climáticos grácos referentes a rango de
temperatura, rango de iluminación, y carta
psicométrica, que para el caso de estudio
dicha información pertenece al cantón de
Catamayo al año 2021.
Para el efecto, al software Climate
Consultant 6.0 se cargó un archivo deno-
minado ECU_LJ_Loja-Ciudad. Catama-
yo.AP.842650_TMYx., que es un archivo
en formato digital EPW, compatible con
este y los otros dos programas utilizados
en esta investigación: Rhinoceros 7, que
es un programa para modelado y visua-
lización de edicaciones en 3d; y Grass-
hopper - Ladybug, que es un plug-ing, y
para el caso de estudio sirvió para esta-
blecer las relaciones entre la edicación y
los parámetros climáticos donde se ubica
el proyecto arquitectónico.
Las siglas EPW signican Ener-
gyPlus Weather Data File, por sus siglas en
inglés. “El archivo EPW es un formato de
datos de clima diseñado para su uso con
el software EnergyPlus. Proporciona una
variedad de información sobre el clima
local, como la temperatura, la humedad y
la radiación solar. Estos datos se pueden
usar para modelar la eciencia energética
de edicios y sistemas de energía renova-
ble. El archivo EPW se utiliza para propor-
cionar información de clima para las simu-
laciones. Esta información se recopila de
diversas fuentes como estaciones meteo-
rológicas, satélites y modelos meteoroló-
gicos. Modelos meteorológicos y fuentes
de datos climáticas como el archivo. EPW
se utilizan para predecir el comportamien-
to de sistemas energéticos en función del
clima. Esto se puede utilizar para asegu-
rar que los edicios estén diseñados para
funcionar de manera óptima en función
del clima local.” Tomado de la página web
abrirarchivos.com © Copyright 2023.
Finalizando la metodología de las
representaciones grácas de la rosa de
radiación solar y la rosa de vientos con
los datos climáticos de Catamayo y su
inuencia sobre el edicio de estudio, se
utilizó el programa Rhinoceros 7 y su com-
plemento o plug-ing Grasshopper Lady-
Bug. Para el efecto se cargó el archivo en
formato EPW, ECU_LJ_Loja-Ciudad. Cata-
mayo.AP.842650_TMYx., donde se obtu-
vieron los valores correspondientes en ki-
lovatio hora por metro cuadrado (kwh/m²),
y de metros por segundo (m/s), para la
simulación de la exposición solar y de la
velocidad del viento sobre el edicio, en
su orden respectivo.
3. RESULTADOS
Para realizar un análisis climático
de Catamayo utilizando la tabla psicromé-
trica la cual nos muestra las propiedades
del aire, a distintas condiciones de hume-
dad y de temperatura.
Según las estrategias de diseño
del Software Climate Consultant 6.0. Carta
climática de Catamayo (2021), en la lectu-
ra de estrategias podemos identicar:
• Un 15% de confort en el año de ene-
ro a diciembre 1310 horas de confort.
• Un 26.8% de sombreado sobre ven-
tanas, en el año de enero a diciem-
Fig. 1. Mapa conceptual diseño metodológico de la investigación. Autoría propia, 2023.
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bre contamos con 2349 horas de
sombreado sobre ventanas.
• Un 12.8% de enfriamiento por ven-
tilación natural, en el año de enero
a diciembre contamos con 1118 ho-
ras de enfriamiento por ventilación
natural.
• Un 11.9% de ventilación mecáni-
ca, en el año de enero a diciembre
contamos con 1042 horas de enfria-
miento por ventilación mecánica.
• Un 63.4% de ganancias internas, en
el año de enero a diciembre conta-
mos con 5556 horas con ganancia
de calor.
• Un 11.0% de ganancias solares pa-
sivas baja masa, en el año de enero
a diciembre contamos con 966 ho-
ras con ganancia de calor.
• Un 37.2% de ganancias solares pa-
sivas alta masa, en el año de enero a
diciembre contamos con 3263 horas
con ganancia de calor.
Sobre el 3D esquemático de la
manzana de emplazamiento del edicio
de estudio presentado a continuación se
realizarán simulaciones climáticas que
ayudarán a comprender y evidenciar los
resultados sobre el mismo.
Fig. 2. 3D volumétrico para implementar el análisis
climático sobre el hotel “Ciudad de Catamayo”. Autoría
propia, (2023). Elaborado en: Sketchup.
3.1. Figuras y Tablas.
Observamos como el Cantón Ca-
tamayo mantiene una zona de confort en-
tre los 20 y 24 grados centígrados, com-
prendiendo que su media oscila entre los
27 y 17 grados con una variación mínima
en la temperatura durante todo el año. Por
lo cual el proyecto de estudio no se ve
afectado mediante las estrategias de dise-
ño en cuanto al confort térmico del mismo,
considerando el contexto.
Fig. 3. Rango de temperatura. Elaboración propia. Fuente: Software Climate Consultant 6.0. Carta climática de Catamayo
(2021). Archivo ECU_LJ_Loja-Ciudad. Catamayo.AP.842650_TMYx.
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El análisis de la iluminación natural
es fundamental para optimizar el uso de la
luz del día en edicaciones, reducir el con-
sumo de energía eléctrica para iluminación
articial y mejorar la experiencia de los ocu-
pantes. Al evaluar y entender la disponibi-
lidad de luz natural en diferentes áreas y
momentos del día, los diseñadores pueden
implementar estrategias arquitectónicas,
como el diseño de ventanas, tragaluces y
aberturas, para maximizar el aprovecha-
miento de la luz del sol y crear espacios
más agradables y saludables, en el caso
del hotel “Ciudad de Catamayo” se eviden-
cian espacios correctamente iluminados
dado que su contexto inmediato no supera
los 6 metros de altura, favoreciendo el in-
greso de luz natural en el interior del hotel.
Los rangos de radiación solar en
los que se encuentra el cantón muestran
la necesidad de sombra en los espacios
durante el verano. Por lo tanto, es impor-
tante considerar la implementación de
estrategias para brindar mayor sombra a
las edicaciones ya que las temperaturas
son mayores a los 24º, es por ello por lo
que, en el caso del hotel “Ciudad de Cata-
mayo” es factible el integrar a su contexto
inmediato vegetación y modicaciones a
nivel de fachada para proteger el interior
del mismo y de esta manera reducir la ga-
nancia térmica durante los meses caluro-
sos de agosto, septiembre y octubre.
Fig. 4. Rango de Iluminación. Software Climate Consultant 6.0. Carta climática de Catamayo (2021). Archivo ECU_LJ_Loja-
Ciudad.Catamayo.AP.842650_TMYx. Autoría propia (2023).
Fig. 5. Rosa de radiación solar. Software Rhinoceros.
Carta climática de Catamayo (2021). Archivo ECU_LJ_
Loja-Ciudad.Catamayo.AP.842650_TMYx. Autoría propia
(2023).
Fig. 6. Rosa de los vientos. Software Rhino. Carta climática
de Catamayo (2021). Archivo ECU_LJ_Loja-Ciudad.
Catamayo.AP.842650_TMYx. Autoría propia (2023).
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Adicionalmente, las fachadas del
hotel que más impacto de radiación solar
reciben durante todo el año son: la Facha-
da Nor-Oeste, y Sur-Oeste con valores
hasta 835 Kwh/m². Lo que signica que
al ubicar grandes ventanales sobre estos
lados, se puede tener una ganancia solar
adecuada durante los meses de invierno
y de esta manera garantizar una zona de
confort al interior del edicio disminuyen-
do una dependencia de calefactores o
sistemas mecánicos de calentamiento.
Los vientos predominantes tienen
una dirección de Este a Oeste en un ran-
go de 4 a 8 m/s, es decir, se identica la
existencia de bajo porcentaje de viento
al hotel de Catamayo, por lo cual se han
propuesto estrategias de diseño pasivo
pretendiendo obtener mayor ganancia de
ventilación natural para la renovación del
aire en el interior del edicio.
Además, se considera que, al te-
ner velocidades de viento bajas, se debe
aplicar ciertos mecanismos para acelerar
el viento. Esto se logra a través de compri-
mir el ingreso del aire al pasar por espacios
mas reducidos y ser expulsado por espa-
cios mas amplios. Es por esto, que a través
del análisis de rosa de vientos posicionada
sobre la orientación actual del edicio, se
puede determinar espacios o estrategias
para acelerar el viento y garantizar una
ventilación adecuada, estrategias que se
describen en el apartado de soluciones.
La interpretación de la carta psi-
crométrica en Climate Consultant 6.0 nos
permite comprender de mejor manera el
ambiente del cantón y las condiciones de
confort térmico que nos muestra el pro-
grama, lo que es esencial para implemen-
tación de estrategias en la edicación de
estudio.
Una vez que contamos con toda la
información de los datos analizados pro-
cedemos a plantear alternativas pasivas
esenciales en el diseño de edicaciones
y sistemas de control de temperatura ade-
cuados. Para tener una mejor compren-
sión de las estrategias propuestas se ha
representado esquemáticamente el esta-
do actual del hotel “Ciudad de Catamayo”
y la propuesta planteada para mejorar en
diferentes aspectos como son la ventila-
ción natural y la protección solar.
3.2 Soluciones
Previo al análisis del ujo de venti-
lación natural se realiza los esquemas de
distribución interna del edicio indicando
que la ventilación natural directa y ganan-
cia solar se da por las calles Primero de
Mayo y Bolívar, mientras que las fachadas
restantes se encuentran adosadas a sus
linderos, razón por la que no hay capta-
ción de iluminación o ventilación directa,
sin embargo el diseño presenta pequeñas
aberturas que funcionan como ventilación
para los servicios, infringiendo la normati-
Fig. 7. Carta Psicrométrica. Software Climate Consultant 6.0. Carta climática de Catamayo (2021). Archivo ECU_LJ_Loja-
Ciudad.Catamayo.AP.842650_TMYx. Autoría propia (2023).
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va vigente y la privacidad de los espacios,
por lo que plantean las siguientes solucio-
nes a describirse.
La ventilación natural es una ex-
celente manera de mejorar la calidad del
aire interior y reducir la dependencia del
uso de sistemas de climatización, lo que
ayuda a disminuir el consumo energético
y los costos operativos. Para diseñar un
sistema de ventilación natural eciente, es
esencial tener en cuenta la orientación del
edicio, la distribución de espacios y la
ubicación geográca. Por ende las aper-
turas principales de esta edicación van
desde el lado Este y son expulsadas hacia
el lado Oeste. Aprovechando de esta ma-
nera la direccion predominante del viento
en este sitio.
La idea de ventilación natural en el
edicio del hotel promoverá un ambiente
más saludable, sostenible y cómodo para
los huéspedes, lo que puede mejorar la
experiencia general de su estancia y la
reputación del hotel como una opción res-
petuosa con el medio ambiente. Además,
la eciencia energética resultante podría
traducirse en ahorros signicativos en los
costos operativos a lo largo del tiempo.
Los ventiladores son muy útiles, en
las habitaciones de un hotel para mejorar
la comodidad de los huéspedes y aumen-
tar la eciencia energética. Nos ayudan a,
mejorar el confort térmico: los ventiladores
de techo o de pedestal permiten una cir-
culación efectiva del aire en la habitación.
Al mover el aire, crean una sensación de
brisa refrescante que ayuda a dispersar el
calor acumulado. Los ventiladores ayudan
a mantener un ujo constante de aire en la
habitación, lo que favorece la ventilación
y la renovación del aire. Esto es e impor-
Fig. 8. Esquema de distribución. Autoría propia (2023). Elaborado en: AutoCAD y Adobe Ilustrador.
Fig. 9. Flujo de ventilación natural. Carta climática de Catamayo (2021). Archivo ECU_LJ_Loja-Ciudad.Catamayo.AP.842650_
TMYx. Autoría propia (2023). Elaborado en AutoCAD y Adobe Ilustrador.
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tante en habitaciones donde las ventanas
no se pueden abrir o en climas donde se
tiene que mantener las ventanas abiertas.
Implementar vegetación en el ex-
terior de la edicación ayuda a generar
sombras proyectadas en el edicio, así
como también a reducir el calor al interior
de la edicación. Por tal motivo, se plantea
la implantación de jardineras al exterior
del edicio para plantar árboles de tallo
alto que no impidan la circulación del aire
en planta baja, sino que más bien apor-
ten sombra en las fachadas de los pisos
superiores protegiéndolas de cierta forma
del sol durante todo el día.
El uso del soportal como parte del
diseño sostenible permite la circulación
natural del viento hacia el interior del edi-
cio, propiciando la renovación del aire en
la planta baja. Además, el soportal como
espacio de transición entre el interior y el
exterior, sirve para la generación de som-
bra entre el espacio público y privado.
El diseño de un ducto central o
chimenea de ventilación natural permite
el movimiento ascendente y descendente
del aire, sin la utilización de instrumentos
mecánicos para su inducción o extracción
dentro del edicio, estableciendo una re-
novación constante del aire viciado. Es un
diseño muy útil cuando el edicio es lon-
gitudinalmente alargado, y no es posible
ventilar todos sus espacios desde una
ventana directa hacia la calle o al retiro es-
tablecido para su construcción. Un ducto
de ventilación natural también tiene la ven-
taja que, dependiendo de las estaciones
del año, regula la temperatura al interior
del edicio, sea esto para enfriarlo o ca-
lentarlo de manera natural.
La incorporación de voladizos so-
bre el borde de las ventanas, ayudan a
generar sombras al interior de las estan-
cias interiores. Sumado a ello, el diseño
retranqueado de las ventanas profundiza
ese espacio de sombra que evita la cap-
tación directa de los rayos solares.
Además, con el ligero retranqueo
de parte de la fachada, se protegen gran
parte de los vitrales existentes.
De estas maneras, se puede con-
tribuir a la reducción o eliminación del
consumo de aire acondicionado, mejoran-
do el confort térmico al interior del edicio
durante los meses calurosos.
Fig. 10. Proyección de sombra. Carta climática de Catamayo (2021). Archivo ECU_LJ_Loja-Ciudad.Catamayo.AP.842650_
TMYx. Autoría propia (2023). Elaborado en AutoCAD y Adobe Ilustrador.
Fig. 11. Uso del soportal. Carta climática de Catamayo
(2021). Archivo ECU_LJ_Loja-Ciudad.Catamayo.
AP.842650_TMYx. Autoría propia (2023). Elaborado en
AutoCAD y Adobe Ilustrador.
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4. CONCLUSIÓN
El análisis de temperatura y ven-
tilación del hotel Catamayo nos permite
identicar problemas de acuerdo con el
confort térmico dentro del edicio de es-
tudio, comprendiendo que debido a su
ubicación y diseño arquitectónico tiene
gran incidencia solar lo que provoca al-
tas temperaturas en las habitaciones y
corredores interiores en horario matutino
principalmente.
Dentro de un análisis urbano fren-
te a los cambios climáticos y las tempera-
turas que se encuentra en Catamayo, es
indispensable manejar estrategias de di-
seño urbano que aporten a mitigar dichos
problemas, para esto se plantea una ba-
rrera vegetal, ductos de ventilación, vola-
dizos y protección de ventanas, mantener
el diseño y uso del soportal como estra-
tegias especicas del equipamiento que
a su vez servirán de guía para el entorno
inmediato y pauta para el cantón Catama-
yo generando equipamientos y espacios
confortables.
Referente al uso de software Cli-
mate Consultante y Rhinoceros aportan
con datos especícos para el conocimien-
to de las condiciones climáticas en que se
implanta la edicación y su posterior dia-
gramación de soluciones pasivas ecien-
tes para el mejoramiento de la temperatu-
ra y la ventilación natural directa.
Fig. 12. Ducto central de ventilación natural. Carta climática de Catamayo (2021). Archivo ECU_LJ_Loja-Ciudad.Catamayo.
AP.842650_TMYx. Autoría propia (2023). Elaborado en AutoCAD y Adobe Ilustrador.
Fig. 13. Voladizos y protección solar de ventanas. Carta climática de Catamayo (2021). Archivo ECU_LJ_Loja-Ciudad.
Catamayo.AP.842650_TMYx. Autoría propia (2023). Elaborado en AutoCAD y Adobe Ilustrador.
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El conocimiento de estas herra-
mientas para analizar el clima de un sector
es un aporte importante que se debe tener
en cuenta al momento de realizar un dise-
ño de cualquier tipo de proyecto, debido a
que al considerar un análisis climático, ra-
diación solar y la rosa de los vientos se está
diseñando para las condiciones del entor-
no inmediato lo que permite prever pro-
blemas a futuro y un consumo energético
elevado en los gastos de servicios básicos.
5. REFERENCIAS
AbrirArchivos (2023). Aprende a abrir Ar-
chivos .EPW – Tutorial paso a paso. Con-
sultado el día 27/8/2023. Disponible en:
https://abrirarchivos.com/epw/
Barton, J. R. (Agosto de 2006). Sustenta-
bilida urbana como planicacion estraté-
gica. Vol. N° 96, 27-45 p.
Bravo, Hidalgo, D., & Perez Guerra, Y.
(2016). Eciencia energética en la climatiza-
ción de edicaciones. Universidad Interna-
cional del Ecuador. https://dialnet.unirioja.
es/servlet/articulo?codigo=5833428
Bowler, D. E., L. Buyung-Ali, T. M. Kni-
ght, and A. S. Pullin. 2010. Urban gree-
ning to cool towns and cities: a syste-
matic review of the empirical evidence.
Landscape and Urban Planning 97
(3):147-155. http://dx.doi.org/10.1016/j.
landurbplan.2010.05.006
Bustamante, W., & Encinas, F. (2012). PA-
RÁMETROS DE DISEÑO Y DESEMPEÑO
ENERGÉTICO EN EDIFICIOS DE CLIMA ME-
DITERRÁNEO. Ponticia Universidad Ca-
tólica de Chile, 82, 116-119. https://doi.org/
10.4067/s0717-69962012000300020
Chávez Del Valle, FJ Zona variable de con-
fort térmico. Tesi doctoral, UPC, Departa-
ment de Construccions Arquitectòniques
I, 2002. ISBN 8469987771. DOI 10.5821/
dissertation-2117-93416. Disponible en:
http://hdl.handle.net/2117/93416
Comunidad de Maestros unidos por la Fra-
ternidad, CMF (2015). Tipos de métodos,
investigación y diseño de investigación.
Consultado el día 19/8/2023. Disponible
en: https://webdelmaestrocmf.com/portal/
tipos-de-metodos-investigacion-y-dise-
no-de-investigacion/
Gill, S. E., J. F. Handley, A. R. Ennos, and
S. Pauleit. 2007. Adapting cities for cli-
mate change: the role of the green infras-
tructure. Built Environment 33:115-133.
http://dx.doi. org/10.2148/benv.33.1.115
Guillén, V. (2014). Metodología de evalua-
ción de confort térmico exterior para dife-
rentes pisos climáticos en Ecuador. CO-
NAMA, 13.
Kanters, J. Horvat, M. (2012). Solar energy
as a design parameter in urban planning.
Energy Proc: 1143-1152
Kabisch, N., N. Frantzeskaki, S. Pauleit, S.
Naumann, M. Davis, M. Artmann, D. Haa-
se, S. Knapp, H. Korn, J. Stadler, K. Zaun-
berger, and A. Bonn. 2016. Nature-based
solutions to climate change mitigation and
adaptation in urban areas: perspectives on
indicators, knowledge gaps, barriers, and
opportunities for action. Ecology and So-
ciety 21(2):39. http://dx.doi.org/10.5751/
ES-08373-210239
Naciones Unidas (2018), La agenda 2030
y los Objetivos de Desarrollo Sostenibles:
una oportunidad para América Latina y el
Caribe (LC/G.2681-P/Rev.3), Santiago.
NEC Norma Ecuatoriana de la Construc-
cion (2018). Capitulo 13 Eciencia energe-
tica en la construcción en Ecuador. Quito:
Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivien-
da. MIDUVI.
Pourrut, P., & all, e. (s/n). El clima del Ecua-
dor. Artículo III Clima del Ecuador, 14 - 26.
Simbaña, P. et al. (2020) ‘The urban impact
of sustainable design interventions in Qui-
to: Case study of the implementation of the
eco-efcient tool in “la carolina” neighbor-
hood in Quito’, XII Seminario Internacional
de Investigación en Urbanismo, São Pau-
lo-Lisboa, 2020 [Preprint]. doi:10.5821/
siiu.9937.
Tojo, J. F. (2010). Metodología del urba-
nismo bioclimático. En E. Higueras, Urna-
nismo Bioclimático (págs. 85 - 93). Gusta-
vo Gili.
109
EÍDOS 23
2023
CHEUNG, L., DALL’ASTA, J. - Human-computer Interaction (HCI) Approach to Articial Intelligence in Education (AIEd) in Architectural Design. pp. 109-131 ISSN:1390-5007
1
Lok Hang Cheung,
2
Juan Carlos Dall’Asta
1
Xi’an Jiaotong-Liverpool University. lokhang.cheung19@student.xjtlu.edu.cn. ORCID: 0009-0001-2911-3733
2
Xi’an Jiaotong-Liverpool University. juancarlos.dallasta@xjtlu.edu.cn. ORCID: 0000-0002-8600-2757
Human-computer Interaction (HCI) Approach to
Articial Intelligence in Education (AIEd)
in Architectural Design
Interacción Humano-computadora (HCI), Enfocada para uso en
Inteligencia Articial de Educación (AIEd) y Diseño Arquitectonico
EÍDOS N
o
23
Revista Cientíca de Arquitectura y Urbanismo
ISSN: 1390-5007
revistas.ute.edu.ec/index.php/eidos
Recepción: 29, 09, 2023 - Aceptación: 03, 12, 2023 - Publicado: 01, 01, 2024
Abstract:
The eld of articial intelligence (AI) in architectural
design (AIEd) has experienced signicant growth, and
there is great potential for the application of Generative
AI (GAI) in architectural design education. However,
addressing challenges associated with AI is important.
These include overhyped speculation, hidden
inherent drawbacks such as fairness and ethics,
and a trend of lacking human interaction when AI is
involved. To tackle these issues, this paper introduces
a triangulated research framework encompassing
three key perspectives: vision, technology, and user
acceptance. This framework aligns with Human-
computer Interaction (HCI) principles, AI technology
development, and past experiences in AIEd. By
adopting this multi-perspective analysis approach,
the paper aims to comprehensively understand the
phenomena surrounding AI in architectural design.
Furthermore, the research presented in this paper goes
beyond theoretical discussions and illustrates how the
research ndings are applied in practice. It showcases
the design of an ongoing architectural design course
that incorporates the insights gained from the research.
Three key observations from the ongoing designed
modules indicate the need to shift the focus towards
integrating multi-modal AIs and existing parametric
tools. Secondly, it is essential to emphasise AIs as
design partners rather than making assumptions about
AIs’ specic uses at different stages. Lastly, providing
user-friendly tools and theoretical foundations motivates
students to explore beyond the design process,
expanding their research and design boundaries.
Keywords: Human-computer interaction (HCI); AI
in education (AIEd); architectural design process;
architecture education.
Resumen:
El campo de la inteligencia articial (AI) en el diseño ar-
quitectónico (AIEd) ha experimentado un crecimiento
signicativo y existe un gran potencial para la aplica-
ción de la AI generativa (GAI) en la educación del dise-
ño arquitectónico. Sin embargo, es importante abordar
los desafíos asociados con la AI. Estos incluyen es-
peculaciones exageradas, inconvenientes inherentes
ocultos como la equidad y la ética, y una tendencia a la
falta de interacción humana cuando se involucra la AI.
Para abordar estos problemas, este artículo presenta
un marco de investigación triangulado que abarca tres
perspectivas clave: visión, tecnología y aceptación del
usuario. Este marco se alinea con los principios de in-
teracción humano-computadora (HCI), el desarrollo de
tecnología de AI y las experiencias pasadas en AIEd.
Al adoptar este enfoque de análisis multi-perspectiva,
el artículo tiene como objetivo comprender de manera
integral los fenómenos que rodean a la AI en el diseño
arquitectónico. Además, la investigación presentada
en este artículo va más allá de las discusiones teóri-
cas e ilustra cómo se aplican los hallazgos de la in-
vestigación en la práctica. Se muestra el diseño de un
curso de diseño arquitectónico en curso que incorpora
las ideas obtenidas de la investigación. Tres observa-
ciones clave de los módulos diseñados en curso indi-
can la necesidad de centrarse en la integración de AI
multimodal y herramientas paramétricas existentes. En
segundo lugar, es esencial enfatizar que las IAs son
socios de diseño en lugar de hacer suposiciones sobre
sus usos especícos en diferentes etapas. Por último,
brindar herramientas amigables para el usuario y fun-
damentos teóricos motiva a los estudiantes a explorar
más allá del proceso de diseño, ampliando sus límites
de investigación y diseño.
Palabras clave: Interacción humano-computadora
(HCI); AI en educación (AIEd); proceso de diseño ar-
quitectónico; educación en arquitectura.
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CHEUNG, L., DALL’ASTA, J. - Human-computer Interaction (HCI) Approach to Articial Intelligence in Education (AIEd) in Architectural Design. pp. 109-131 ISSN:1390-5007
1. INTRODUCTION
Articial Intelligence (AI) provides
pedagogical opportunities (Celik, 2023)
and has been a discipline in the eld of Ar-
ticial Intelligence in Education (AIEd) for
over 30 years (Hwang et al. 2020; O’Shea
& Self, 1986). In recent years, there has
been increasing exploration of AI in the
context of AIEd, as evidenced by several
researchers (Celik, 2023; Holmes & Tuomi,
2022; Namatherdhala et al., 2022; Pham &
Sampson, 2022).
AIEd can be categorised into three
main areas. The rst category focuses on
management tasks, such as the automat-
ed marking of exams and the efcient ar-
rangement of class schedules. The second
category is teacher-focused and involves
designing and preparing teaching materi-
als using AI technologies. Finally, the third
category is student-focused, emphasising
the use of AI to enhance learning incen-
tives, processes, and outcomes (L. Chen
et al. 2020; X. Chen et al. 2022; Haderer &
Ciolacu, 2022; Huang et al. 2021). These
categories encompass various aspects of
AIEd and highlight the broad range of ap-
plications and benets that AI can bring to
the eld.
In this research, our primary focus
is on the second and third categories of
AIEd in the context of architecture educa-
tion. It is worth noting that digital tools have
played a signicant role in architectural
design studios (Hettithanthri & Hansen,
2022), particularly in the aftermath of the
COVID-19 pandemic (Bakir & Alsaadani,
2022), which led to the widespread adop-
tion of digital education worldwide. While
AIEd has been primarily studied in the
eld of architecture in terms of manage-
ment tasks, such as assessment (Smolan-
sky et al. 2023; Tack & Piech, 2022), and
teaching and learning, such as automatic
generation of facades (Sun et al. 2022)
and automatic oorplan generation (We-
ber et al. 2022), the potential of AIEd in the
student-focused aspect remains largely
unexplored within the architectural design
process.
Therefore, to address this gap,
this research focuses on how architectural
design studio modules can be designed
within the context of AIEd. This will be ac-
complished by considering past teaching
experiences and the rapid development of
AI technology. By exploring the integration
of AI technologies in the architectural de-
sign studio, this research seeks to uncover
new possibilities for enhancing the learn-
ing experience and outcomes for students
in architecture education.
2. THREE OBSERVATIONS AND
RESEARCH GAPS
2.1 Observation 1: Overhype of AI
The phenomenon of overhyp-
ing AI applications, much like any other
technological breakthrough, has been
acknowledged in the literature (Nemorin
et al. 2022; Perez, 2002). As such, it is
imperative to exercise caution and avoid
becoming overly optimistic about the
widespread application of AI tools in the
architectural design process without a
thorough understanding of their capabili-
ties and limitations.
One area of AI that shows prom-
ise for integration into education is Natural
Language Processing (NLP), which can
enhance various aspects of education by
enabling computers to understand and in-
teract with human language (Villegas-Ch
et al. 2020).
2.2 Observation 2: Inherent challenges of AI
The use of AI in various contexts
presents challenges that need to be ad-
dressed, including concerns related to
fairness and bias (Huang et al. 2021;
Qiu, 2020). Additionally, there is a need
to ensure that AI is used practically and
meaningfully (Chatterjee & Bhattacharjee,
2020). These challenges are particularly
relevant when considering Generative Ar-
ticial Intelligence (GAI) systems.
One of the major obstacles to
utilising GAI is the limited understanding
of its inner workings. GAI models, often
based on deep neural networks, are in-
herently complex and difcult to compre-
hend in technical and conceptual ways.
The “black-box” nature of GAI systems
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poses challenges in understanding their
decision-making processes. However,
it is important to recognise that continu-
ous learning and practice can contribute
to an increased understanding over time,
echoing the signicance of conversational
properties in human-computer interactions
(Cheung & Dall’Asta, 2023; Cheung et al.
2023b).
The learning curve for students
from non-computational disciplines to ap-
ply advanced computational tools in the ar-
chitectural design process is a well-known
challenge (Qattan & AUSTIN, 2016). To
address this, it is crucial to consider a re-
alistic learning curve by balancing the se-
lection of user-friendly user-interface tools
and novel technologies. The combination
of online tutorials and in-class exercises is
well-received by students (Holzer, 2019).
Another important consideration
is the presence of bias in data utilised by
AI systems (Baidoo-Anu & Owusu Ansah,
2023). While it is technically possible to miti-
gate bias through continuous ne-tuning,
this process often requires an unrealistic
timeline for comprehensive bias elimination.
2.3 Observation 3: Lack of Human
Collaborations
The current application of AI often
lacks human interaction, which has raised
concerns about the loss of human purpose
in the face of the Pandemics of Today’s AI,
as coined by Pangaro (2020). This aware-
ness has prompted a need to reevaluate
the relationship between humans and AI
(Markauskaite et al. 2022). Achieving a
balance between human-centred educa-
tion and AI applications has become cru-
cial (Nabizadeh et al. 2023).
Despite recognising this phenom-
enon, the actual implementation of these
ideas within the architectural discipline
still needs to be explored. It is important to
note that attributing AI technology as the
sole cause would provide an incomplete
picture, as this observation should also be
examined from a human perspective.
This tendency of modern human
consciousness to overlook its intercon-
nected nature is a concern (Goodbun &
Sweeting, 2021; Sweeting, 2022). It aligns
with the worry from the architectural de-
sign discipline that the master-slave model
(Glanville, 1992) is more akin to an “idiot-
slave” model (Negroponte, 1976); tools are
gradually taking over human designers.
The concept of conversation,
which involves maintaining differences
and achieving agreement among differ-
ent parties, differs from mere communica-
tion, where identical information is passed
and received (Goodbun & Sweeting, 2021;
Pask, 1980). Human-Computer Interaction
(HCI) has the potential to balance between
overhyped AI applications and a human-
centric approach.
A framework proposing Human-
Computer Interaction as an approach
has been previously suggested (Cheung
& Dall’Asta, 2023; Cheung et al. 2023b).
However, applying this framework in de-
signing an AI-integrated course remains
largely unexplored within the architectural
eld. Further research is needed to inves-
tigate and develop effective strategies for
incorporating HCI principles into design-
ing AI-integrated courses.
3. RESEARCH QUESTIONS
The research seeks to address the
following three main research questions,
which correspond to the theoretical foun-
dation of Human-Computer Interaction
(HCI), AI technology, and the practical im-
plications of their connection:
1. What and how can HCI principles
be effectively applied in designing
an AI-integrated architectural design
course?
2. What AI technologies should be em-
ployed in the architectural design
studio context?
3. How can a balance between inte-
grating novel AI technologies and
user acceptance be achieved?
4. RESEARCH FRAMEWORK AND
METHODS
The study will adopt three distinct
perspectives to address these research
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questions: vision, technology, and user
acceptance.
The vision perspective will explore
the application of HCI principles in the
design of an AI-integrated architectural
design course, considering the peda-
gogical aspects and learning objectives
involved. The technology perspective will
examine various AI technologies suitable
for implementation within the architectural
design studio, considering factors such as
automation, generative design, and data
analysis. The user acceptance perspec-
tive will focus on understanding students’
and educators’ attitudes, perceptions, and
preferences towards integrating AI into the
architectural design process.
The research will employ qualita-
tive method primarily. It involves literature
reviews and case studies to gain insights
into the theoretical foundation of HCI, AI
technology, and user acceptance, fol-
lowed by case studies of experience to
gather data on user acceptance and the
effectiveness of the AI-integrated architec-
tural design course. Examples of students’
works from each experience were extract-
ed and displayed for intuitive understand-
ing and comparison.
To develop forward from the re-
search above, an architectural design
module is designed and implemented for
the academic year 2023-2024, incorporat-
ing the ndings and insights obtained from
the previous research phases.
Figure 1. Vision-Technology-User Acceptance Research
Framework
Source: created by the author.
5. RESEARCH - THREE PERSPECTIVES
5.1 Vision
Corresponding to the rst research
question:
The vision perspective of the re-
search focuses on Human-Computer In-
teraction (HCI), which originates from the
eld of cybernetics (Cheung et al. 2023b).
HCI establishes the foundation for un-
derstanding how humans interact with
computers and machines. With the rapid
development of various AI technologies,
they can provide insights into answering
Cedric Price’s famous question, “Technol-
ogy is the answer, but what was the ques-
tion” (Price, 1979).
Considerations of HCI have been
raised about AI (Hwang et al. 2020; Muller
et al. 2022), and the collaborative relation-
ship between humans and computers has
been addressed from the outset (O’Shea
& Self, 1986).
In terms of learning machines,
there are two types. Teaching machines,
such as SAKI (self-adaptive keyboard in-
structor) or Eucrates, designed by Pask,
act as tutors or teaching assistants to stu-
dents (Husbands et al. 2008; Pask, 1961)
(Skinner, 1958). Conversely, URBAN5
(Negroponte, 1967) and Musicolour (Pask,
1971) illustrate computers as design part-
ners or collaborators.
In recent theoretical research,
conversational properties have been em-
phasised (Cheung et al. 2023b). Conver-
sation, as the main type of interaction,
focuses on how humans interact with com-
puters. A unique feature of conversation is
its learning process, where not only do hu-
mans learn about the tools iteratively dur-
ing the design process, but the tools also
have opportunities to understand the de-
signers’ intentions or preferences through
AI techniques like ne-tuning (Cheung &
Dall’Asta, 2023).
From the ecological perspective
(Sweeting, 2022), the interconnectedness
of technology, population, and hubris is
highlighted. Hubris refers to the notion that
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humans are separate from the environ-
ment. Bateson argued that technology and
population are difcult to reverse, mak-
ing hubris the easiest choice (Bateson,
1972/2000).
In summary, the vision perspective
of the research explores the application of
HCI principles in designing an AI-integrat-
ed architectural design course, consider-
ing the historical context, collaborative re-
lationships, learning machines, precedent
studies, recent projects, and the ecologi-
cal aspects of technology and human in-
teractions.
From the perspective of architec-
tural education, it is important to empha-
sise reection within the architectural de-
sign process. In this context, the outputs
generated by AI art tools should be viewed
as part of a thinking process rather than
simply a tool for generating explicit de-
sign representations (Silva, 2019). Taking
another perspective from the technology,
programming can also be seen as an in-
tegral part of the design process rather
than an “additional” component to an ar-
chitectural design brief (Qattan & AUSTIN,
2016). Finally, applying HCI emphasises
the importance of “collaboration” (Cole-
man, 2023) within the ecology between
humans and GAI. Providing this full pic-
ture to the students potentially helps to ad-
dress the hubris problems.
5.2 Technology
Corresponding to the second re-
search question:
The technology perspective of the
research focuses on Generative Articial
Intelligence (GAI), with a particular empha-
sis on computer vision (CV) applications
and Natural Language Processing (NLP).
Regarding the CV GAI, its poten-
tial uses extend beyond image genera-
tion based on prompts. The aim is for the
usual design process, including sketches
and physical models, to be able to inter-
act with AI tools. Consequently, image-
to-image methods will be the main explo-
ration approach. Previous research has
demonstrated the importance of selecting
tools students can understand rather than
solely focusing on the fastest or highest-
quality image production (Cheung &
Dall’Asta, 2023).
Regarding NLP GAI, it acts as a
discussion partner and bridge between
other AI technologies. Pretrained Lan-
guage Models (LLMs) like llama devel-
oped by Meta and GPT developed by
OpenAI can be introduced for immediate
application. Students can converse and
discuss the studio design brief with the AI.
Additionally, LLMs provide an ideal plat-
form for students to discuss prompt engi-
neering and generate images at different
design stages using AI art generation tools
based on diffusion models.
Ethical issues, such as author-
ship, have been discussed in the school
policy, and ethical uses of AI should be
emphasised within the context of different
modules. Furthermore, other forms of GAI,
such as text-to-music or image-to-anima-
tion, can be introduced. On the one hand,
these technologies enhance architectural
representation by providing audiovisuals
and animations that complement static
images, opening up new possibilities for
design exploration and expression. On the
other hand, students are encouraged to
become accustomed to working with AI as
a team, preparing them for the future impli-
cations of human-AI collaboration.
From the teaching team’s per-
spective, tools for immediate application
and less sophisticated but advanced tools
are prepared. The latter serves as addi-
tional knowledge to provide students with
a glimpse into AI’s future implications and
mentally prepare them for its integration
into their architectural practice.
The potential use of Explainable AI
(XAI) (Khosravi et al. 2022) can enhance
user acceptance (Luckin et al. 2022). Al-
though Large Language Models (LLMs)
are not inherently designed as explain-
able AI, their interaction properties offer
insights to human users regarding the
thinking logic of models like GPT within the
educational context (Kasneci et al. 2023;
Villegas-Ch et al. 2020).
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5.3 User Acceptance
The third point of focus in this re-
search pertains to user acceptance, spe-
cically addressing how students perceive
and accept the use of AI in architectural
design. The authors draw from their past
teaching experiences to shed light on this
aspect, supplemented by the perspec-
tives of the teaching team. Since 2020,
the authors have been actively involved
in teaching and exploring the integration
of articial intelligence (AI) in the architec-
tural design process. Feedback gathered
from previous teachings provides valuable
insights.
During the initial year, the teach-
ing team introduced Google Colab, a free
cloud-computing platform for students
to run AI programs online. However, stu-
dents’ unfamiliarity with the Jupyter Note-
book format posed a challenge initially.
With the assistance of a computer engi-
neering expert on the teaching team, stu-
dents were successfully taught how to use
the tool to generate images. Given the lim-
ited number of architectural precedents
in this area, extensive discussions arose
regarding the types of images that would
be “useful” for the AI to produce mean-
ingful results. As students became more
procient with the tools, discussions and
reections shifted towards their implica-
tions in the architectural design process.
For instance, students explored how de-
sign strategies inspired by AI-generated
images could be employed in their ar-
chitecture design studio projects. During
that semester, two tools, Deepdream and
StyleTransfer, were introduced. Although
Deepdream yielded less “promising” re-
sults, it provided insights into how com-
puters perceive the world differently from
human eyes.
In 2020 and 2021, the focus shifted
to using StyleTransfer and introducing us-
er-friendly applications, allowing students
to explore various tools independently.
With increased practical experience, over
Figure 2.Google Colab interface
Source: created by the author.
Figure 3. StyleTransfer experiments and inspired design strategies
Source: created by the author.
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90 % of students expressed a positive at-
titude towards applying AI in their design
approaches, and nearly 90 % envisioned
its relevance in their future practices
(Dall’Asta, 2023). Some students who par-
ticipated in these courses or workshops
have even been employed due to their
unique prociency in employing AI tools in
practice and research environments.
Our teaching team successfully
conducted a four-day online workshop
titled “Hacking Machine Learning Style-
Transfer” on the DigitalFutures platform.
This workshop attracted the participation
of twenty students from around the world
who had little to no coding knowledge. Our
primary objective for this workshop was to
enhance user acceptance by providing
students with a clear and familiar workow.
To achieve this, we structured the
four-dayday workshop to allow immediate
use of a web application for StyleTransfer
inspiration. The students could create 2D
collages by manually editing selected AI-
generated images and 3D modelling their
designed collages. The nal step involved
presenting their work (as shown in Fig. 4
and 5). By providing a well-dened objec-
tive and a clear path to achieve their de-
sired AI-generated results, the students
exhibited a notable increase in condence
throughout the design process.
However, it is worth noting that
although the workshop successfully in-
creased user acceptance, we observed a
limited utilisation of AI capabilities. In this
particular case, AI served merely as an in-
spiration generation tool due to the domi-
nant involvement of manual image editing
and 3D modelling. Nevertheless, user ac-
ceptance has dramatically increased.
Two main ndings emerged from
the previous study. Firstly, the importance
of conversations between students and AI
in the architectural design process was
emphasised. Secondly, the probabilistic
nature of AI allows for unlimited design
suggestions, indirectly encouraging stu-
dents to reect on their choices rather than
relying on absolute design decisions.
Figure 4. User interface of StyleTransfer on a web application, experiment by Lakita
Source: Ralph Spencer Steenbilk,2021.
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Since 2022, new tools have
emerged due to advancements in AI,
particularly in Diffusion Models, including
large pre-trained language models like
GPT. Consequently, the teaching team re-
assessed existing tools and reected on
how the latest AI developments could be
taught and applied in architectural design.
This involved testing different AI art gen-
eration tools and exploring applications of
large language models while delving into
technical and theoretical aspects. As a
result, a collaborative and intuitive frame-
work for the combined application of AI art
generation tools in the architectural design
process was being researched in 2022,
and proposed in early 2023 (Cheung &
Dall’Asta, 2023). Through reection, three
potential areas for improvement and fur-
ther exploration were identied.
Firstly, instead of using plain imag-
es, students could attempt to apply lters
such as depth detection to their physical
model photos. Secondly, a streamlined ap-
plication for students, including a 3D intui-
tive workow like 3D modelling in AI appli-
cations, could enhance usability. Thirdly,
when feasible, real-world scenarios, par-
ticularly within the academic environment
of architectural design studios, should be
incorporated.
During the summer of 2023, the
rst author participated in a Summer Un-
dergraduate Research Fellowship (SURF)
project, designing a streamlined workow
using Google Colab as a platform to pro-
vide students with a free tool. The project
spanned eight weeks and aimed to pack-
age three AI models (BLIP for Visual-Ques-
tion-Answering, GPT as a large language
model, and SD as an AI art generation tool)
into a single Colab notebook. However, it
became apparent in the second week that
students preferred to nd separate web
applications for BLIP and GPT and a local
application for Stable Diffusion. Some even
explored alternative tools like Midjourney
and additional applications of StableDiffu-
sion, including customised AI models. This
reection indicated that streamlined appli-
cations with script-based user interfaces,
such as Google Colab, had lower prefer-
ence among students.
Considering the importance of AI
ethics, especially fairness, it is crucial to
address potential issues. Students from
economically challenged backgrounds
may need more access to AI applica-
tion opportunities, highlighting that user
acceptance is not solely a cognitive
matter but also inuenced by nancial
considerations. Therefore, prioritising
Figure 5. Edited collages of AI images inspired 3D modelling, by Xinyi Zhang
Source: (Spencer, 2021).
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Figure 6. Three simulated scenarios in the architectural design process, by Lok Hang Cheung
Source: created by the author.
Figure 7. A streamlined AI toolkit designed for the SURF project using Google Colab
Source: created by the author.
Figure 8. Parametric optimisation tool and AI tools in the same workow, by Chuwen Zhong and Yian Shi, supervised by Likai
Wang, Leyuan Jiang and Lok Hang Cheung
Source: reproduced from author, with permission
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open-source or free applications over
pursuing the most advanced or newest
tools, which often require costly compu-
tational power, is essential.
Several strategies can be em-
ployed to increase user acceptance.
Firstly, providing user-friendly interfaces
for immediate application during in-class
exercises is important. Secondly, incor-
porating precedent studies, in-class dis-
cussions, and post-exercise reections
can enhance students’ knowledge and
theoretical understanding of AI develop-
ment and tools. Lastly, setting clear stu-
dent goals, establishing explicit expected
outcomes, and providing short-term, im-
mediate feedback are crucial for ensuring
students can effectively utilise the tools.
Additionally, encouraging reections from
students after each in-class exercise fos-
ters long-term application in the design
studio and future design projects.
6. RESEARCH – SYNTHESIS IN
PRACTICE
After reecting on the framework
from the perspectives of vision, technol-
ogy, and user acceptance, we designed
modules for the architectural design
course in the academic year 2023-24.
6.1 Introduction
The architectural design module
titled ARC 411, known as Practice Based
Enquiry and Architectural Representa-
tion, is designed for second-year Master
of Architectural Design students in their -
nal year of the RIBA Part 2 course at Xi’an
Jiaotong-Liverpool University. The module
consists of one weekly class and adopts
a highly practice-based approach, incor-
porating in-class exercises, tutorials, and
discussions. For 14 weeks, students must
submit and present their work every four
to ve weeks, each being an independent
coursework assignment.
The teaching team responsible for
the module comprises two individuals. The
rst author serves as the teaching assis-
tant. In contrast, the second author fulls
the role of the module leader for ARC 411
and the programme director for the Master
of Architectural Design course.
With a focus on advanced prac-
tice-based methodologies, this module
introduces students to the latest articial
intelligence (AI) technologies and their
application in critical, creative problem-
solving and communication within archi-
tecture. The course encourages students
to explore Western and Eastern art prac-
tices, enabling them to engage with and
perceive such engagement as a form of
critical inquiry into prevailing architectural
presentation and representation methods.
Through the re-presentation of ar-
chitectural projects and the utilisation of
various media, such as drawings, models,
video, sculpture, interactive digital media,
and installation art, students are exposed
to novel approaches for identifying ques-
tions, addressing them, and effectively
communicating their ideas to audiences
that may not possess specialised knowl-
edge in reading architectural plans and
models. This approach acknowledges and
accommodates differing interpretations of
architecture, broadening students’ hori-
zons and fostering an expanded under-
standing of the discipline.
6.2 Coursework 1 – AI as a Design Partner
The rst coursework is titled “AI as
a Design Partner, Generative Articial In-
telligences as a Design Team.” Within the
eld of architecture, Generative Articial
Intelligence (AI) has garnered signicant
attention, particularly with the emergence
of techniques like Deepdream and Style
Transfer, which have been explored since
2015. This exploration has paved the way
for advancing more sophisticated AI tech-
niques in computer vision (CV), such as
diffusion models. These advancements
have led to the rapid development of
various AI art generation tools capable of
producing high-quality images, including
notable examples like Midjourney and Sta-
bleDiffusion. However, it is crucial to ac-
knowledge that many current applications
tend to view these AI art generation tools
merely as random “inspiration generators”
or, in the words of Nicholas Negroponte,
“a fast draftsman who doesn’t eat.” (Ne-
groponte, 1976).
To fully harness the potential of
AI in the architectural design process, it
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is crucial to view AI as a design partner
rather than a mere tool. This coursework
aims to explore practical applications of
different AI technologies at various de-
sign stages, from conceptual exploration
to architectural representation. Genera-
tive AI techniques, particularly in Natural
Language Processing (NLP), have made
signicant advancements. Large Lan-
guage Models (LLMs) like ChatGPT will be
utilised in this assignment to facilitate dis-
cussions, explorations, and interpretations
of the design process.
The exercise has three primary ob-
jectives:
Firstly, it provides an overview of
AI applications, emphasising the concept
of “AI as a design partner.” This ensures
that students clearly understand different
AI categories and encourages them to en-
vision the untapped potential of AI in archi-
tecture. Secondly, the exercise introduces
the latest generative AI techniques, such
as StableDiffusion, PlaygroundAI, and
GPT, among others, and explores their
practical applications in real-world design
scenarios. Emerging techniques like BLIP,
a Visual-Question-Answering (VQA) AI,
will also be introduced and tested. Lastly,
the exercise prompts students to reect
on how designers can collaborate with AI
as a design team in different stages and
scenarios of the design process, prevent-
Figure 9. A Conversation with a Machine by Erik Ulberg
Source: Erik Ulberg, https://www.erikulberg.com/#/conversationwithamachine
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ing them from solely relying on supervisor
comments (Sweeting, 2014). Particular
emphasis will be placed on reecting on
the experiences of working with different
AI technologies, enabling students to de-
velop their approaches to collaborating
with various AIs in their current and future
architectural projects.
Although the module has only been
underway for one week, it has already been
observed that students feel comfortable us-
ing StableDiffusion through PlaygroundAI,
a user-friendly and free web application.
They have engaged in image-generation
experiments by modifying prompts and
employing text-to-image and image-to-
image techniques. The intuitive interface
of StableDiffusion has encouraged stu-
dents to ask design-related and theoreti-
cal questions regarding AI creativity and
its implications in design studios and the-
sis work. Furthermore, students with prior
experience using other AI art applications,
such as Midjourney, have taken the initia-
tive to compare the outcomes produced by
StableDiffusion. A few students have also
independently explored StableDiffusion on
their computers before starting the module.
In the initial week of the course, the
focus was on introducing the background
of AI, emphasising understanding its ap-
plication in the architectural design con-
text rather than approaching it solely from
a computational or technical perspective.
Subsequently, case studies will be pre-
sented weekly to broaden students’ knowl-
edge and enhance their acceptance of AI
by providing multiple perspectives. For in-
stance, the case study of URBAN5 by the
Architecture Machine Group has been in-
troduced. Relevant projects incorporating
recent advancements in AI technology,
such as “A Conversation with a Machine”
by Erik Ulberg (2019), have also been in-
cluded to enable students to observe the
continuous development in this eld.
Throughout the course, each les-
son will include two to three in-class ex-
ercises to engage students in practical
applications of AI techniques. Exercise
1 introduces the Large Language Model
(GPT), available on poe.com. Students
are tasked with exploring how they can
brainstorm ideas or engage in discussions
with GPT, including generating prompts
for AI art generation tools. Following this
activity, students are encouraged to re-
ect on their challenges and potential op-
portunities for applying these techniques
in the design process. In the exercises,
students must prepare four sets of im-
ages, with at least one example for each
set. These images serve as a means for
students to explore their creative applica-
tions. Each set focuses on a specic topic,
Figure 10. An example template slide for the students
Source: created by author
121
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such as site exploration or a design idea.
In the reection section, students present
their original intentions behind generat-
ing the images, discuss the challenges
they faced, and highlight any opportuni-
ties they discovered. Students are guided
to practice various techniques, including
text-to-image and image-to-image skills,
and gain an understanding of parameters
such as prompt strength, image selection,
and style manipulation.
Exercise 2 introduces the AI art
generation tool, StableDiffusion, to stu-
dents with little to no prior experience with
AI. PlaygroundAI, a user-friendly applica-
tion platform, is utilised to facilitate their en-
gagement. After registering, students can
immediately generate free images using
StableDiffusion. While some AI techniques
and tools may be introduced as extensions
of knowledge without immediate practical
use, they contribute to the student’s under-
standing of the broader AI landscape. For
instance, the Visual-Question-Answering
AI model, BLIP2, is introduced in the rst
week, showcasing the potential merging
of Computer Vision (CV) and Natural Lan-
guage Processing (NLP) in seamless ap-
plications. Although BLIP2 demonstrates
the feasibility of combining CV and NLP
through image-captioning and question-
answering, its limitations in handling com-
plex inquiries highlight the need for further
development in real-world scenarios.
During the second and third weeks,
the coursework will explore StableDiffu-
sion, which is considered the assignment’s
core tool. StableDiffusion is chosen due to
its open-source nature, availability, and
extensive range of applications. While one
student uses a Mac system, the remaining
students utilise Windows, and all have suc-
cessfully installed and run StableDiffusion.
The widespread exploration of StableDiffu-
sion in the global AI community has led to
the development of installation packages
for both Windows and Mac users. During
this period, the in-class exercises will re-
volve around architectural design-based
techniques. Students will learn to create
design inspiration within a site context
using existing site plans or photos. They
will also explore ways to achieve similar
effects to StyleTransfer using StableDiffu-
sion and generate design ideas based on
their sketches or model images.
Parts of two presented projects closely
related to the design studio project
are displayed below. In the rst case,
the student expressed a keen interest
in painting art styles but needed more
certainty regarding their application
within the design studio project. He
rst generated inspirational images by
Figure 11. An example of applying StableDiffusion in generating controlled variations as a design exploration method.
Source: created by author.
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Figure 12. Student iterative AI exploration in the design project, by Huanyue Gao
Source: reproduced from author, with permission
Figure 13. Student AI exploration in different design stages, by Yibo Zhao
Source: reproduced from author, with permission
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inputting different art style names and
Barcelona, the project site. He then
selected two desired results and integrated
them with his site impression drawing.
This iterative approach continued as he
incorporated the generated images into
his physical conceptual model, as shown
in Fig.12. The second student showed
his passion for applying computational
skills, including AI, in the very early stage.
Upon discovering StableDiffusion and
grasping the fundamentals of ControlNet,
the student embarked on extensive self-
experimentation throughout various
stages of the design studio project. Fig.13
showcased some extracted attempts at
different stages.
In the rst case, it appears that the
student utilised AI to generate inspiration,
similar to previous cases. However, what
sets this case apart is the student’s abil-
ity to exert control over the selected tools,
such as GPT and StableDiffusion. This con-
trol enabled the student to transition from
inspiration-only to a collaborative design
approach. The second student, who was
more proactive in using AI tools and trying
to apply them in every design step, illus-
trates the possibility of smooth workow in-
tegration once tools become familiar.
6.2 Coursework 2 – Translations,
Synthesizing Reality
Visual language is only one of the
mediums expressing architectural design.
Therefore, in the second coursework, stu-
dents will explore different audiovisual me-
diums or interactive techniques to design
a spatial performance.
The rst week of teaching will focus
on expanding students’ understanding of
various AI tools, similar to the beginning of
Coursework 1. Using web applications that
can be implemented immediately is crucial
to kick off the coursework and increase
user acceptance among the students.
Three tools will be introduced: image-to-
video generation through the web appli-
cation developed by RunwayML, text-to-
music using the web application Mubert,
and text-to-speech narration using the free
platform Topmediai. These tools offer a
range of AI methods for video generation,
music creation, and speech synthesis,
providing students with a comprehensive
overview of available techniques.
Introducing these tools aims to as-
sist students in exploring audio-visual and
3D mapping applications. The possibility
of deriving ideas or prompts from discus-
sions with the GPT model will be explored,
integrating it with the concepts covered in
the rst coursework.
Figure 14. Framework of coursework two
Source: created by author.
In the second part of the course,
the focus is on establishing connections
with existing architectural design tools,
such as Grasshopper. This is particularly
important as students would have made
progress in their design studios after ap-
proximately one month of the course. In-
stead of relying solely on site context or
design intentions expressed in text, stu-
dents now have additional information and
data from their design projects, such as
building parameters. Building on previ-
ous teaching and learning experiences,
plugins and electronic tools that directly
translate architectural model parameters
into audio-visual representations will be in-
troduced. This allows for a more intercon-
nected conversation between AI and the
students, as they can input design ideas
verbally through prompts and utilise famil-
iar parametric tools.
Similar to the rst part of the
course, projects, case studies, and theo-
retical discussions related to multimodal
architectural representations and inter-
active architecture will be explored. Ad-
ditionally, a brief introduction to ongoing
research on exploring AI-integrated archi-
tecture (Cheung et al. 2023a) will be pro-
vided. It was not focused on AI as part of
the computational tool but integrated into
the built environment, such as a design
studio. The course will introduce audio-
visual techniques within standard archi-
tectural software such as Rhinoceros and
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Grasshopper and explore AI tools such as
text-to-music and image-to-animation. By
integrating AI and parametric tools within
the design framework, the course extends
the concept of “AI as a design partner”
from the rst coursework, offering a holistic
approach to architectural design.
Two ongoing projects were pro-
gressing in noteworthy and surprising
ways. In the rst case, the student ob-
served from Coursework One that AI-gen-
erated images in pixel format couldn’t be
directly used in the design process, lack-
ing the necessary vectorised information
such as points and lines. Consequently,
she integrated a large language model
into the 3D modelling software Rhino and
Grasshopper. Through experimentation,
she developed codes with the AI capable
of generating geometries that could be
effectively utilised in the design process,
as depicted in Fig 16. The current video
production adopts a video-blogging style,
capturing the conversation between her
and the AI partner within the Grasshop-
per environment.
The second student expressed res-
ervations about employing AI as a design
partner due to its unpredictable nature, ap-
proaching the matter from a philosophical
standpoint. In Coursework Two, she took
the opportunity to compare how different
Figure 16. GPT integrated into Grasshopper to generate vectorised geometries instead of pixels, by Zhiyan Peng
Source: reproduced from author, with permission
Figure 15. Interactive performance for coursework two from the same module in the previous year
Source: created by author.
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entities (human, machine, and AI) perceive
the world in distinct ways. Starting with the
observation of a moss-covered wooden
branch, she proceeded to perform a 3D
scan. Then, she provided the resulting 3D
model image to the AI, allowing it to reimag-
ine the object, as illustrated in Fig. 17.
Both students demonstrated origi-
nal and unexpected approaches to their
coursework. The rst student adopted a
pragmatic parametric design workow
and successfully integrated AI. On the
other hand, the second student explored
the philosophical aspects by investigat-
ing how humans, traditional machines
(such as cameras and 3D scanners), and
AI perceive the world differently. They
delved into the iterative conversation
among these entities, presenting a novel
approach to design.
These “out-of-box” experiences
deviate from previous research and teach-
ing experience, highlighting the value of
introducing user-friendly AI tools. Students
can immediately engage in experimenta-
tion by eliminating the need for coding
knowledge, providing greater freedom for
imagination and exploration.
6.4 Coursework 3 – Final Exhibition, Video
performance /video reportage and joint
exhibition with Design Studio
The nal exhibition in ARC411 will
showcase all the coursework developed
throughout the semester. In addition to
the coursework, students will apply AI and
parametric tools to assist in designing and
developing an exhibition centred around
the project from ARC413. This exhibition
will include a 3D video mapping perfor-
mance that tells the story of the ARC413
project’s process. By utilising computa-
tional tools, students can work alongside
them as a design team, from the concep-
tual stage to the nal presentation.
The 3D video mapping perfor-
mance is a pedagogical project that builds
upon previous experiences with 3D map-
ping. This approach to architectural design
connects content to representation directly
and effectively, incorporating elements
such as image, video, and sound editing.
Final presentations of this nature encour-
age student participation and engagement
with the subject matter while also fostering
critical thinking and creativity.
In previous attempts, students
shared the same site model, allowing
each student to prepare their model to
be placed on the site. Some students ex-
plored creative approaches, such as pre-
senting the design process or simulating
Figure 18. A 3D mapping performative presentation for
coursework three from the same module in the previous year
Source: created by author.
Figure 17. Experimentation of how we, camera, computer
and AI see differently, by Yuheng Liu.
Source: reproduced from author, with permission
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a conversation between the users of the
buildings. However, there needed to be
more connections between the models
and the students, with the students func-
tioning more as MCs.
Other attempts involved using
larger models, which allowed students
to interact and perform, creating a more
immersive experience. However, the so-
phistication level of the models could
have been improved. Conversely, a more
controlled environment was created us-
ing a smaller 60x60cm model, enabling
greater detail and more controlled map-
ping. However, the immersive perception
of the performance was diminished. Find-
ing a balance between delicate models
and immersive interactivity in the form of
an interactive performative presentation
requires further planning that aligns with
the students’ design direction.
7. CONCLUSION
7.1 Contributions
Table 1 summarises the aforemen-
tioned teaching and research experience
based on the triangulated framework of
technology, vision and user acceptance.
In addition, each experience’s ndings are
concluded so each iteration’s inuence
can be observed.
This paper presents a human-
computer interaction (HCI) framework to
bridge the gap between AI technology
and the conventional human-centric ap-
proach in architectural design studios.
The framework contributes in several
ways. First, it highlights the importance of
controlled variations throughout the de-
sign process. Second, it seeks to extend
the potential collaboration with AI beyond
inspiration, encompassing the design
process and presentation stages. The
framework goes beyond mere attempts
and actively strives to integrate AI into the
architectural design workow.
Several key ndings can be high-
lighted based on the observations pre-
sented in Table 1.
1. Regarding technology, it is advisa-
ble to shift the focus away from AI
art generation tools and instead pro-
mote the integration of multi-modal
AIs and existing parametric tools.
This approach would result in a more
comprehensive toolkit for architectu-
ral design.
2. Regarding vision, it is important to
prioritise the role of AIs as design
partners rather than making assump-
tions about their specic usage at
different stages of the architectural
design process.
3. About user acceptance, it is crucial
to provide user-friendly tools and
theoretical foundations. By offering
tools that can be immediately utili-
sed and supporting them with rele-
vant theoretical knowledge, students
are encouraged to explore beyond
the design process and expand their
research and design boundaries.
7.2 Challenges
There are inherent challenges in
the AI and architecture domains that must
be addressed. AI is a rapidly developing
discipline, and even with a conversational
framework in place, there is an inevitable
learning curve. Furthermore, architectural
design processes are highly subjective
and iterative, often characterised as “wick-
ed” problems (Rittel & Webber, 1973).
These problems do not have one-size-ts-
all solutions, necessitating frequent reec-
tions and adaptations.
Figure 19. Timeline of AIEd in architectural design discipline, by the authors
Source: created by author.
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7.3 Future Opportunities
First, there is an opportunity to ex-
tend the framework to other aspects of AI
in Education (AIEd), including system-fo-
cused and teacher-focused approaches.
The framework can encompass a broader
range of educational contexts by exploring
these areas.
Second, it is important to incor-
porate feedback from the ARC411 and
ARC413 modules to reect on and im-
prove the framework continuously. This it-
erative process will contribute to its rene-
ment and effectiveness.
Third, the potential of AI extends
beyond being a design partner in the form
of digital applications or IoT devices. In-
tegrating AI directly into the design studio
is possible, creating an AI-integrated built
environment. This opens up new avenues
for exploration, where human-computer
Table 1. Summary of AIEd in architectural design by the authors
Date
Design
activities
Number
of
students
Technology
Vision
User
Acceptance
Findings
AI tools Platforms
2020
XJTLU Master
Year 2 Module
ARC411
12
Deepdream,
Style-
Transfer
Google Colab
Explore
what AI art
generation
tools can
do in the
architecture
discipline
Involve a
tutor with a
computing
background
to teach AI
techniques
Depends
heavily on the
designer’s
imagination
2021
“Hacking
Machine
Learning Style
Transfer”,
Digital
FUTURES
online
workshop
20
Style-
Transfer
Web application
(Web application
(DeepArt.io))
Involve AI art
generation
tools in
the design
process
Integrate AI
into a common
design
workow
Still depends
heavily on
imagination
and manual
inputs
Underused AI
2022 Self-research N/A
Stable-
Difsion,
DALLE-2
Web application
(PlaygroundAI)
Google Colab
Web application
Framework for
applying AI
art generation
tools in
the design
process
Simulated
scenarios for
designers
with different
levels of
computational
knowledge
Proposed
an intuitive,
collaborative,
combined
application
of AI art
generation
tools
2023
XJTLU SURF
(Summer
Undergraduate
Research
Fellowship)
6
BLIP2, GPT,
Stable-
Diffusion
Google Colab
Explore a
workow
applying AI
art generation
tools with a
parametric
optimisation
tool
Compiled
different AI
tools into
one single
streamlined
web
application
Students
prefer user-
friendly
UI over a
streamlined
application
that requires
coding
knowledge
2023
(on-
going)
XJTLU Master
Year 2 Module
ARC411
12
GPT, Stable-
Diffusion
Web application
Local computers
(WebUI)
HCI-based
AIEd
framework for
multi-modal AI
tools as design
partners and
representation
Introduced
tools that
required
minimum
computational
knowledge
More
seamless
integration into
the process.
Multimodal
AI and
integration into
parametric
tools allowed
a variety of
applications
(Still ongoing)
128
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interaction focuses on the human-ma-
chine conversation (HMC) (Cheung et al.
2023b), emphasising the physicality of
architecture and the design environment.
The learning process for AI during its em-
ployment within the design studio is also
a valuable area to be explored, extending
the notion of reection not only for students
or designers but also for AI systems.
ACKNOWLEDGEMENTS
This research is supported by XJT-
LU Postgraduate Research Scholarship
(PGRSB211206) offered by Xi’an Jiaotong-
Liverpool University.
8. REFERENCES
Baidoo-Anu, D., & Owusu Ansah, L. (2023).
Education in the Era of Generative Articial
Intelligence (AI): Understanding the Po-
tential Benets of ChatGPT in Promoting
Teaching and Learning. SSRN Scholarly
Paper 4337484. https://doi.org/10.2139/
ssrn.4337484
Bakir, R., & Alsaadani, S. (2022). A mixed
methods study of architectural education
during the initial Covid-19 lockdown: Stu-
dent experiences in design studio and
technology courses. Open House Inter-
national, 47(2), 338–360. https://doi.org/
10.1108/OHI-09-2021-0206
Bateson, G. (2000). Step to an ecology of
mind. (Original work published 1972). Uni-
versity of Chicago Press.
Celik, I. (2023). Towards Intelligent-TPACK:
An empirical study on teachers’ profes-
sional knowledge to ethically integrate
articial intelligence (AI)-based tools into
education. Computers in Human Behavior,
138, 107468. https://doi.org/10.1016/j.
chb.2022.107468
Chatterjee, S., & Bhattacharjee, K. K.
(2020). Adoption of articial intelligence
in higher education: A quantitative analy-
sis using structural equation modelling.
Education and Information Technologies,
25(5), 3443–3463. https://doi.org/10.1007/
s10639-020-10159-7
Chen, L., Chen, P., & Lin, Z. (2020). Arti-
cial Intelligence in Education: A Review.
IEEE Access, 8, 75264–75278. https://doi.
org/10.1109/ACCESS.2020.2988510
Chen, X., Zou, D., Xie, H., Cheng, G., & Liu,
C. (2022). Two Decades of Articial Intelli-
gence in Education: Contributors, Collabo-
rations, Research Topics, Challenges, and
Future Directions. Educational Technology
& Society, 25(1), 28–47.
Cheung, L. H., & Dall’Asta, J. C. (2023).
Exploring a Collaborative and Intuitive Fra-
mework for Combined Application of AI Art
Generation Tools in Architectural Design
Process. In B. Muller (Ed.), Proceedings of
the AISB Convention 2023 (pp. 122-130).
ISBN 978-1-908187-85-7.
Cheung, L. H., Dall’Asta, J. C. & Di Mar-
co, G. (2023a). Exploring Large Language
Model as a Design Partner through Verbal
and Non-verbal Conversation in Architec-
tural Design Process. SiGraDI 2023. Uru-
guay 29 November – 1 December.
Cheung, L. H., Dall’Asta, J. C., Di Marco,
G. & Agkathidis, A. (2023b). Architectural
Design under Pandemic of Today’s AI:
From Human-computer Interaction (HCI)
to Human-machine Conversation (HMC).
xArch Symposium 2023 Proceedings.
Suzhou (China) 11-12 November.
Coleman, K. (2023). Generative AI and
education ecologies. Pacic Journal of Te-
chnology Enhanced Learning, 5, 19–20.
https://doi.org/10.24135/pjtel.v5i1.175
Dall’Asta, J. C. (2023). AI Machine Lear-
ning in Creative Architectural Design Pro-
cesses. xArch Symposium 2023 Procee-
dings. Suzhou (China) 11-12 November.
Glanville, R. (1992). CAD Abusing Compu-
ting. CAAD Instruction: The New Teaching
of an Architect? [eCAADe Conference Pro-
ceedings] Barcelona (Spain) 12-14 Novem-
ber, pp. 213-224. http://papers.cumincad.
org/cgi-bin/works/paper/cba7
Goodbun, J., & Sweeting, B. (2021). The
dialogical, the ecological and beyond.
Footprint, 15(1), Article 1. https://doi.org/
10.7480/footprint.15.1.5668
Haderer, B., & Ciolacu, M. (2022). Edu-
cation 4.0: Articial Intelligence Assisted
129
EÍDOS 23
2023
CHEUNG, L., DALL’ASTA, J. - Human-computer Interaction (HCI) Approach to Articial Intelligence in Education (AIEd) in Architectural Design. pp. 109-131 ISSN:1390-5007
Task- and Time Planning System. Proce-
dia Computer Science, 200, 1328–1337.
https://doi.org/10.1016/j.procs.2022.
01.334
Hettithanthri, U., & Hansen, P. (2022). De-
sign studio practice in the context of ar-
chitectural education: A narrative literature
review. International Journal of Technolo-
gy and Design Education, 32(4), 2343–
2364. https://doi.org/10.1007/s10798-021-
09694-2
Holmes, W., & Tuomi, I. (2022). State of
the art and practice in AI in education. Eu-
ropean Journal of Education, 57(4), 542–
570. https://doi.org/10.1111/ejed.12533
Holzer, D. (2019). Teaching computational
design and BIM in the age of (semi)ipped
classrooms. Intelligent and Informed - Pro-
ceedings of the 24th International Confe-
rence on Computer-Aided Architectural
Design Research in Asia, CAADRIA 2019, 2.
https://findanexpert.unimelb.edu.au/
scholarlywork/1403544-teaching-
computational-design-and-bim-in-the-
age-of-(semi)ipped-classrooms
Huang, J., Saleh, S., & Liu, Y. (2021). A
Review on Articial Intelligence in Educa-
tion. Academic Journal of Interdisciplinary
Studies, 10, 206. https://doi.org/10.36941/
ajis-2021-0077
Husbands, P., Holland, O., & Wheeler, M.
(2008). Gordon Pask and His Maverick
Machines. In The Mechanical Mind in His-
tory (pp. 185–211). MIT Press. https://iee-
explore.ieee.org/document/6287755
Hwang, G.-J., Xie, H., Wah, B. W., & Gaše-
vić, D. (2020). Vision, challenges, roles and
research issues of Articial Intelligence in
Education. Computers and Education: Ar-
ticial Intelligence, 1, 100001. https://doi.
org/10.1016/j.caeai.2020.100001
Kasneci, E., Sessler, K., Küchemann, S.,
Bannert, M., Dementieva, D., Fischer, F.,
Gasser, U., Groh, G., Günnemann, S., Hü-
llermeier, E., Krusche, S., Kutyniok, G.,
Michaeli, T., Nerdel, C., Pfeffer, J., Po-
quet, O., Sailer, M., Schmidt, A., Seidel,
T., Kasneci, G. (2023). ChatGPT for good?
On opportunities and challenges of large
language models for education. Learning
and Individual Differences, 103, 102274.
https://doi.org/10.1016/j.lindif.2023.
102274
Khosravi, H., Shum, S. B., Chen, G., Cona-
ti, C., Tsai, Y.-S., Kay, J., Knight, S., Marti-
nez-Maldonado, R., Sadiq, S., & Gašević,
D. (2022). Explainable Articial Intelligen-
ce in Education. Computers and Edu-
cation: Articial Intelligence, 3, 100074.
https://doi.org/10.1016/j.caeai.2022.
100074
Luckin, R., Cukurova, M., Kent, C., & du
Boulay, B. (2022). Empowering educators
to be AI-ready. Computers and Education:
Articial Intelligence, 3, 100076. https://
doi.org/10.1016/j.caeai.2022.100076
Markauskaite, L., Marrone, R., Poquet,
O., Knight, S., Martinez-Maldonado, R.,
Howard, S., Tondeur, J., De Laat, M.,
Buckingham Shum, S., Gašević, D., &
Siemens, G. (2022). Rethinking the en-
twinement between articial intelligence
and human learning: What capabilities do
learners need for a world with AI? Com-
puters and Education: Articial Intelligen-
ce, 3, 100056. https://doi.org/10.1016/j.
caeai.2022.100056
Muller, M., Chilton, L. B., Kantosalo, A.,
Martin, C. P., & Walsh, G. (2022). GenAI-
CHI: Generative AI and HCI. Extended
Abstracts. 2022 CHI Conference on Hu-
man Factors in Computing Systems, 1–7.
https://doi.org/10.1145/3491101.3503719
Nabizadeh Rafsanjani, H., & Nabizadeh,
A. H. (2023). Towards human-centered
articial intelligence (AI) in the archi-
tecture, engineering, and construction
(AEC) industry. Computers in Human Be-
havior Reports, 11, 100319. https://doi.
org/10.1016/j.chbr.2023.100319
Namatherdhala, B., Mazher, N., & Sriram,
G. (2022). A Comprehensive Overview of
Articial Intelligence Tends in Education.
04, 2582–5208.
Negroponte, N. (1976). Soft Architec-
ture Machines. https://doi.org/10.7551/
mitpress/6317.001.0001
Nemorin, S., Vlachidis, A., Ayerakwa, H.
M., & Andriotis, P. (2022). AI hyped? A
130
EÍDOS 23
2023
CHEUNG, L., DALL’ASTA, J. - Human-computer Interaction (HCI) Approach to Articial Intelligence in Education (AIEd) in Architectural Design. pp. 109-131 ISSN:1390-5007
horizon scan of discourse on articial inte-
lligence in education (AIED) and develo-
pment. Learning, Media and Technology.
https://doi.org/10.1080/17439884.2022.
2095568
O’Shea, T., & Self, J. (1986). Learning and
Teaching with Computers: The Articial In-
telligence Revolution. Prentice Hall Profes-
sional Technical Reference.
Pangaro, P. (2020) Cybernetics, AI, and
Ethical Conversations. AiTech Agora Se-
ries, TU Delft, viewed 10 August 2023,
https://www.youtube.com/watch?v=VvJ
pkqKlv9Q&ab_channel=AiTech-TUDelft
Pask, G. (1961). An Approach to Cyber-
netics. https://www.semanticscholar.org/
paper/An-Approach-To-Cybernetics-
Pask/327d42a1ca1ccab0c50f1cf47d05
a8fedf9560e4
Pask, G. (1971) “A Comment, A Case His-
tory, and a Plan”, Cybernetics, Art and
Ideas. Reichardt, J., (Ed.) Studio Vista,
London, pp.76-99
Pask, G. (1980). The Limits of Togetherness.
IFIP Congress. https://www.semantics
cholar.org/paper/The-Limits-of-
Togetherness-Pask/967ab2134ffe4
acda1ed84203ec5300deb5d5149
Perez, C. (2002). Technological Revolutions
and Financial Capital: The Dynamics of Bu-
bbles and Golden Ages. Edward Elgar.
Pham, S. T. H., & Sampson, P. M. (2022).
The development of articial intelligence in
education: A review in context. Journal of
Computer Assisted Learning, 38(5), 1408–
1421. https://doi.org/10.1111/jcal.12687
Price, C. (1979). Technology is the answer
but what was the question? [Sound Re-
cording]. Retrieved from PidgeonDigital:
https://www.pidgeondigital.com/talks/
technology-is-the-answer-but-what-
was-the-question-/
Qattan, W., & Austin, M. (2016). I’m a Vi-
sual Thinker. Rethinking algorithmic edu-
cation for architectural design. 829–838.
Qiu, Y. (2020). Education Informationi-
zation: Education Rain Run the World,
Science and Technology Spring Breeze
Promote Equality. Proceedings of the
2020 6th International Conference on Edu-
cation and Training Technologies, 40–43.
https://doi.org/10.1145/3399971.3399978
Rittel, H. W. J., & Webber, M. M. (1973).
Dilemmas in a general theory of plan-
ning. Policy Sciences, 4(2), 155–169.
https://doi.org/10.1007/BF01405730
Silva, D. (2019). Digital Fabrication—From
Tool to a Way of Thinking—Toward rede-
ning architectural design methodology.
463–470. https://doi.org/10.52842/conf.
caadria.2019.2.463
Skinner, B. F. (1958). Teaching machines.
Science, 128, 969–977. https://doi.org/
10.1126/science.128.3330.969
Smolansky, A., Cram, A., Raduescu, C.,
Zeivots, S., Huber, E., & Kizilcec, R. F.
(2023). Educator and Student Perspec-
tives on the Impact of Generative AI on
Assessments in Higher Education. Proce-
edings of the Tenth ACM Conference on
Learning @ Scale, 378–382. https://doi.org/
10.1145/3573051.3596191
Sun, C., Zhou, Y., & Han, Y. (2022). Au-
tomatic generation of architecture facade
for historical urban renovation using ge-
nerative adversarial network. Building and
Environment, 212, 108781. https://doi.org/
10.1016/j.buildenv.2022.108781
Sweeting, B. (2014). Not All Conversations
Are Conversational: A Reection on the
Constructivist Aspects of Design Studio
Education. Constructivist Foundations, 9,
405–406.
Sweeting, B. (2022). Architectural roots of
ecological crisis. Proceedings of Relating
Systems Thinking and Design (RSD11)
Symposium.
Tack, A., & Piech, C. (2022). The AI Tea-
cher Test: Measuring the Pedagogical
Ability of Blender and GPT-3 in Educatio-
nal Dialogues (arXiv:2205.07540). arXiv.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2205.07540
131
EÍDOS 23
2023
CHEUNG, L., DALL’ASTA, J. - Human-computer Interaction (HCI) Approach to Articial Intelligence in Education (AIEd) in Architectural Design. pp. 109-131 ISSN:1390-5007
Ulberg, E. (2019) A Conversation with a
Machine. Erik Ulberg, viewed 17 Septem-
ber 2023, https://www.erikulberg.com/#/
conversationwithamachine
Villegas-Ch, W., Arias-Navarrete, A., & Pa-
lacios-Pacheco, X. (2020). Proposal of an
Architecture for the Integration of a Chatbot
with Articial Intelligence in a Smart Cam-
pus for the Improvement of Learning. Sus-
tainability, 12(4), Article 4. https://doi.org/
10.3390/su12041500
Weber, R. E., Mueller, C., & Reinhart, C.
(2022). Automated oorplan generation
in architectural design: A review of me-
thods and applications. Automation in
Construction, 140, 104385. https://doi.org/
10.1016/j.autcon.2022.104385
Convocatoria para Publicación de Artículos Cientícos - Revista Cientíca EÍDOS,
Edición Número 24
La Revista Cientíca EÍDOS de la Universidad UTE se complace en anunciar la apertura de la convocatoria
para su próximo número 24, a ser publicado el 30 de julio de 2024. En esta edición, nuestro enfoque estará en
la integración dinámica entre la tecnología, el diseño arquitectónico y la materialización de las ideas. Invitamos
a académicos, investigadores y profesionales a contribuir con sus investigaciones y reexiones sobre cómo la
convergencia de lo digital y lo tangible está transformando la arquitectura contemporánea.
Tema Principal: “Arquitectura Digital: Explorando la Síntesis entre Tecnología, Diseño y Materialización”
En este número, buscamos artículos que aborden la forma en que la arquitectura digital se encuentra en el cruce
de la tecnología, el diseño y la materialización.
Líneas Temáticas Misceláneas:
1. Diseño Generativo:
• Exploración de algoritmos generativos en la concepción arquitectónica.
• Estudios de casos que demuestren el impacto del diseño generativo en proyectos arquitectónicos reales.
• Evaluación crítica de la inuencia del diseño generativo en la estética y funcionalidad de estructuras
arquitectónicas contemporáneas.
2. Realidad Aumentada (RA) y Realidad Virtual (RV) en Arquitectura:
• Integración de RA y RV en el proceso de diseño y visualización arquitectónica.
• Experiencias y desafíos en la implementación de tecnologías de realidad extendida en proyectos
arquitectónicos.
• Reexión sobre cómo la inmersión virtual afecta la percepción y experiencia de los espacios arquitec-
tónicos.
3. Fabricación Digital y Construcción Robótica:
• Innovaciones en métodos de construcción automatizada.
• Estudio de casos que destaquen el éxito en la implementación de robots y tecnologías de fabricación
digital en proyectos arquitectónicos.
• Consideraciones éticas y sostenibles en la adopción de la construcción robótica en la arquitectura con-
temporánea.
4. Ciencia de Datos y Arquitectura:
• Utilización de análisis de datos para informar el diseño arquitectónico.
• Aplicación de inteligencia articial en la optimización de espacios arquitectónicos.
• Exploración de la relación entre la ciencia de datos y la creatividad arquitectónica, destacando sinergias
y posibles tensiones.
5. BIM (Modelado de Información de Construcción):
• Desarrollos recientes en el uso de BIM en la planicación y ejecución de proyectos arquitectónicos.
• Experiencias de colaboración y comunicación efectiva a través de plataformas BIM.
• Reexiones sobre el impacto potencial de BIM en la sostenibilidad y eciencia de los proyectos arqui-
tectónicos.
Fechas Importantes:
• Fecha de Publicación de la Convocatoria: 2 de enero de 2024
• Fecha Límite para Envío de Artículos: 15 de marzo de 2024
• Fecha de publicación del Número 24 de la revista: 30 de julio de 2024
Recepción de propuestas / Deadline: 2024-03-15
Publicación / Publication: 2023-07-30
CALL FOR PAPERS
EÍDOS 24
ARQUITECTURA DIGITAL:
EXPLORANDO LA SÍNTESIS
ENTRE TECNOLOGÍA,
DISEÑO Y MATERIALIZACIÓN
DIGITAL ARCHITECTURE: EXPLORING THE
SYNTHESIS BETWEEN TECHNOLOGY,
DESIGN, AND MATERIALIZATION
Universidad UTE @eidosrevista
Redes sociales:
@eidosrevista @eidosrevista
Universidad UTE @eidosrevista
Redes sociales:
@eidosrevista @eidosrevista
Call for Submission of Scientic Articles - EIDOS Scientic Journal, Edition Number 24
The EIDOS Scientic Journal of UTE University is pleased to announce the opening of the call for submissions
for its upcoming 24th edition, to be published on July 30, 2024. In this edition, our focus will be on the dynamic
integration between technology, architectural design, and the materialization of ideas. We invite academics, re-
searchers, and professionals to contribute their research and reections on how the convergence of the digital
and the tangible is transforming contemporary architecture.
Main Theme: “Digital Architecture: Exploring the Synthesis between Technology, Design,
and Materialization”
In this issue, we seek articles that address how digital architecture intersects with technology, design, and
materialization.
Miscellaneous Thematic Lines:
1. Generative Design:
• Exploration of generative algorithms in architectural conception.
• Case studies demonstrating the impact of generative design on real architectural projects.
• Critical evaluation of the inuence of generative design on the aesthetics and functionality of contempo-
rary architectural structures.
2. Augmented Reality (AR) and Virtual Reality (VR) in Architecture:
• Integration of AR and VR in the architectural design and visualization process.
• Experiences and challenges in implementing extended reality technologies in architectural projects.
• Reection on how virtual immersion affects the perception and experience of architectural spaces.
3. Digital Fabrication and Robotic Construction:
• Innovations in automated construction methods.
• Case studies highlighting success in the implementation of robots and digital fabrication technologies in
architectural projects.
• Ethical and sustainable considerations in adopting robotic construction in contemporary architecture.
4. Data Science and Architecture:
• Utilization of data analysis to inform architectural design.
• Application of articial intelligence in optimizing architectural spaces.
• Exploration of the relationship between data science and architectural creativity, highlighting synergies
and possible tensions.
5. Building Information Modeling (BIM):
• Recent developments in the use of BIM in the planning and execution of architectural projects.
• Experiences of collaboration and effective communication through BIM platforms.
• Reections on the potential impact of BIM on the sustainability and efciency of architectural projects.
Important Dates:
• Call Publication Date: January 2, 2024
• Deadline for Article Submission: March 15, 2024
• Journal Edition Number 24 Publication Date: July 30, 2024
