Development of sustainable solutions for urban rehabilitation

Abstract

In recent years, significant degradation of cities has been observed worldwide. This is mainly due to the overpopulation that urban areas suffer, the environmental impacts generated by the built environment, poor distribution of resources, and a lack of adequate processes for the promotion of suitable urban rehabilitation. As a result of these problems, the negative impact that the built environment has on climate change has increased and issues of uninhabitability, depopulation, desertification, and the disaggregation of certain urban areas have come to the fore. The seeking of a solution to such problems has provoked the interest of researchers to develop intervention mechanisms (methodologies, techniques, and theories) that support different schemes of interpretation and promote sustainable actions in the construction sector. This research work has emerged in alignment with this course of action. The aim of this study is to contribute to reversing the degradation of urban areas through the introduction of a complete rehabilitation process at the neighborhood scale. The methodology that was used to accomplish this objective involved three main components: the analysis and understanding of various issues concerning the city and Sustainable Development (SD), the development of two sustainable solutions for urban rehabilitation, and the implementation of these in case studies. An understanding of the primary problems of urban areas and of the shortcomings of existing interventions (especially of the methodologies for assessing urban sustainability) formed the basis of the rehabilitation process and promoted the development of the two sustainable solutions that constitute it. 1. The first comprises a new urban sustainability assessment methodology that assists in the identification of current urban problems in an existing neighborhood. This new holistic methodology, known as the Urban Integrated Sustainability Assessment for Existing Neighborhoods (UISA fEN) methodology, represents a new, structurally circular approach that quantifies the level of sustainability by means of a logical process of calculation based on indexes. It introduces the essential components that must be analyzed in an existing neighborhood according to a hierarchical system formed by categories, subcategories, indicators, criteria, and parameters. 2. The second refers to the development of a new urban-architectural model of decentralized management that is capable of satisfying the needs of the inhabitants and attracting new residents to repopulate the neighborhood. This conceptual framework (CF) comprises two levels of intervention: The urban level involves restructuring the neighborhood by subdividing it into basic units, which are defined as subsectors. This is undertaken in order to more accurately characterize each region and to better identify the specific urban problems of each subsector, which will then be solved by means of building-level intervention. The building level consists in the construction of an architectural entity within each subsector. This is generally referred to as a multipurpose building because it provides an array of facilities, services, amenities, and infrastructure that meet the needs of residents and manage the proper functioning of each subsector. In order to prove the robustness of the two sustainable solutions that have been developed, their implementation in six existing neighborhoods of the city of Coimbra, Portugal, is presented. The results of this implementation demonstrate the applicability and functionality of both solutions in the development of a complete rehabilitation process, since with the UISA fEN methodology it was possible to determine the problematic areas of neighborhoods, and with the implementation of the CF it was possible to recover the vitality and habitability of the neighborhoods analyzed. The results obtained also led to the identification of certain constraints and areas for improvement in the two sustainable solutions. These serve as recommendations for the development of future studies.

Nos últimos anos, têm-se assistido a uma degradação significativa das cidades existentes. Esta situação deve-se a diferentes fatores, nomeadamente: ao crescimento da população nas áreas urbanas, aos impactos ambientais gerados pelo sector da construção, à incorreta distribuição dos recursos e à falta de uma politica apropriada para a reabilitação urbana. Cumulativamente os efeitos das alterações climáticas têm acentuado as questões relacionadas com a falta de habitabilidade e a desagregação das áreas urbanas. A solução destes problemas tem suscitado grande interesse da comunidade científica no sentido de desenvolver instrumentos (metodologias, práticas e teorias) que sustentem diferentes meios de interpretação e incentivem acções sustentáveis no âmbito da construção. Neste sentido, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de contribuir para a diminuição do processo de degradação urbana existente, apresentando uma metodologia integral para a reabilitação urbana ao nível do bairro. A metodologia adotada para alcançar o objetivo atrás exposto foi baseada em três fases: em primeiro, na análise detalhada das diversas questões relacionadas com a cidade e o Desenvolvimento Sustentável. De seguida, com base nesta análise, foram desenvolvidas duas soluções sustentáveis para a reabilitação urbana. Por último, para avaliar a funcionalidade do processo de reabilitação que se desenvolveu, as soluções sustentáveis foram implementadas em diferentes casos de estudo. A compreensão das principais problemáticas existentes ao nível urbano e o conhecimento das limitações das intervenções já existentes (especialmente das metodologias de avaliação da sustentabilidade urbana), permitiu o estabelecimento de princípios que fundamentaram o desenvolvimento do processo de reabilitação urbana, e o surgimento das duas soluções sustentáveis que compõem este processo de reabilitação urbana, nomeadamente: 1. Uma metodologia de avaliação da sustentabilidade urbana que permite a identificação dos problemas num bairro existente. Esta nova metodologia integral, definida como Urban Integrated Sustainability Assessment methodology for Existing Neighborhoods ou metodologia UISA fEN, apresenta-se como uma nova abordagem que quantifica o nível de sustentabilidade de um bairro existente tendo como base um sistema hierárquico formado por categorias, subcategorias, indicadores, critérios e parâmetros (estrutura circular), utilizando um processo sistemático de cálculo baseado em índices. 2. Um modelo urbano-arquitectónico de gestão descentralizada, com a capacidade de satisfazer as necessidades dos habitantes e de atrair novos moradores para o bairro. Este modelo conceptual compreende dois níveis de intervenção: Ao escala urbana, em que consiste na reestruturação do bairro através da subdivisão deste em unidades base definidas como subsetores. Esta subdivisão visa identificar melhor os problemas urbanos específicos de cada área, os quais serão abordados no segundo nível de intervenção. Ao escala do edifício, em que consiste na concretização de uma proposta arquitetónica dentro de cada subsetor, a qual é denominada por edifício multisserviços, uma vez que o edifício disponibiliza uma série de instalações, de serviços e infraestruturas que respondem às necessidades dos residentes e favorecem o bom funcionamento de cada subsetor. De modo a testar a funcionalidade das duas soluções sustentáveis desenvolvidas, foi efectuada a implementação dos conceitos em seis bairros existentes da cidade de Coimbra. Os resultados obtidos com esta implementação mostraram a aplicabilidade e funcionalidade de ambas soluções no desenvolvimento de um processo completo de reabilitação, uma vez que com a metodologia UISA fEN foi possível determinar as áreas problemáticas a intervir e com o modelo conceptual, foi possível recuperar a vitalidade e habitabilidade dos bairros analisados. No entanto, os resultados das implementações também permitiram a identificação de algumas limitações e áreas a melhorar, estas são apresentada como recomendações para o desenvolvimento de trabalhos futuros.

En los últimos años, se ha observado una degradación significativa de las ciudades existentes, esto se debe principalmente a la sobrepoblación en áreas urbanas, a los impactos ambientales provenientes del entorno construido, a la mala distribución de recursos y a la falta de procesos adecuados para una buena rehabilitación urbana. Como resultado de esta situación, el impacto negativo generado por el entorno construido se ha incrementado importantemente, teniendo un gran impacto sobre el cambio climático y generando problemas de inhabitabilidad, desertificación y fragmentación de las áreas urbanas. La solución a estos problemas ha despertado el interés de investigadores por desarrollar mecanismos de intervención (metodologías, técnicas y teorías), que apoyen diferentes esquemas de interpretación y promuevan acciones sostenibles en el sector de la construcción. Siguiendo esta línea de actuación, surge el presente trabajo de investigación, el cual pretende revertir el proceso de degradación urbano, a través de la introducción de un proceso completo de rehabilitación para la escala territorial del vecindario. La metodología que se llevó a cabo incluyó tres aspectos principales: Un análisis exhaustivo sobre temas referentes a la ciudad y al Desarrollo Sostenible, el desarrollo de dos soluciones sostenibles para la rehabilitación urbana y la implementación de estas en diferentes casos de estudio. El entendimiento de los principales problemas urbanos y la compresión de las limitaciones en las intervenciones existentes, (en especial de las metodologías de evaluación de la sostenibilidad urbana), promovió el desarrollo de dos soluciones sostenibles que componen el proceso de rehabilitación propuesto. Estas son: 1. Una nueva metodología urbana de evaluación sostenible, que identifica los problemas urbanos en un vecindario existente. Esta nueva metodología conocida como Urban Integrated Sustainability Assessment methodology for Existing Neighborhoods o metodología UISA fEN, representa un nuevo enfoque de estructura circular, que cuantifica el nivel de sostenibilidad mediante un proceso lógico de cálculo basado en índices; así como también introduce los componentes esenciales a ser analizados en un vecindario. 2. Un nuevo modelo urbano-arquitectónico de gestión descentralizada, capaz de satisfacer las necesidades de los habitantes y atraer a nuevos residentes al vecindario. Este modelo conceptual comprende dos niveles de intervención: El primero, cuya escala de actuación es a nivel urbano, consiste en la reestructuración del vecindario al subdividirlo en unidades básicas definidas como subsectores, esto con la finalidad de caracterizar e identificar mejor los problemas urbanos específicos de cada zona, los cuales se resolverán por el segundo nivel de intervención. El segundo, cuya escala de intervención es a nivel edificio, consiste en la realización de una propuesta arquitectónica dentro de cada subsector, la cual es conocida como edificio polivalente debido a que está constituido por múltiples instalaciones, servicios e infraestructuras que mejoran la calidad de vida de los residentes del subsector en cuestión. A fin de probar la funcionalidad de estas dos soluciones sostenibles, se implementaron en seis vecindarios existentes en la ciudad Coímbra, Portugal. Los resultados obtenidos muestran la aplicabilidad y utilidad de ambas en la generación de un proceso completo de rehabilitación. Con la metodología UISA fEN, es posible determinar las áreas problemáticas que necesitan intervención y con el modelo conceptual se restauran la vitalidad y habitabilidad de los vecindarios. No obstante, los resultados también señalan algunas limitaciones y áreas a mejorar referentes a estas dos soluciones sostenibles, las cuales deben considerarse como recomendaciones para el desarrollo de trabajos futuros.