Kombinované studium

4 roky

prof. Ing. Marcela Karmazínová, CSc.

Předseda :
prof. Ing. Marcela Karmazínová, CSc.
Člen interní :
prof. Ing. Zbyněk Keršner, CSc.
doc. Ing. Lumír Miča, Ph.D.
doc. Ing. Ivana Laníková, Ph.D.
prof. Ing. Leonard Hobst, CSc.
prof. Ing. Drahomír Novák, DrSc.
prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc., dr. h. c.
prof. Dr.techn. Ing. Michal Varaus
doc. Ing. Otto Plášek, Ph.D.
Člen externí :
Ing. Mojmír Nejezchleb
prof. Ing. Stanislav Vejvoda, CSc.

Cílem studia doktorského studijního programu Konstrukce a dopravní stavby je poskytnout vynikajícím absolventům magisterského studia specializované nejvyšší univerzitní vzdělání a vědeckou přípravu ve vybraných aktuálních oblastech oboru, zejména v oblasti mechaniky nosných stavebních konstrukcí, konstrukcí betonových, zděných, kompozitních, kovových, dřevěných, dále v oblasti geotechniky, stavebního zkušebnictví a diagnostiky nosných stavebních konstrukcí a rovněž v oblastech dopravních staveb pozemních komunikací a železničních konstrukcí a staveb. Studium je zaměřeno na komplexní vědeckou přípravu, metodiku samostatné vědecké práce a na rozvoj poznání v oblasti teorie nosných stavebních konstrukcí, inženýrských konstrukcí a konstrukcí dopravních staveb s tím, že jako základní disciplíny jsou prezentovány oblasti mechaniky nosných konstrukcí inženýrských a dopravních staveb včetně odpovídající materiálové základny. Vědecká příprava v tomto studijním programu je založena na zvládnutí výchozích teoretických disciplín přírodovědného základu a teoretických a vědních disciplín příslušného zaměření.
Cílem studia je rovněž zapojení posluchačů do přípravy a řešení národních a mezinárodních vědeckovýzkumných projektů, prezentace dosažených výsledků na národní i mezinárodní úrovni a jejich publikování jak v odborných a vědeckých zahraničních i tuzemských časopisech, tak na vědeckých a odborných konferencích. Během studia získává student nejen nové teoretické poznatky, ale též vlastní zkušenosti z experimentálních činností a nezbytné praktické poznatky rovněž díky úzké spolupráci se stavební praxí jak v oblasti projektování a navrhování, tak v oblasti realizace nosných stavebních konstrukcí, jakož i díky absolvování zahraniční stáže na spolupracující zahraniční univerzitě či výzkumné instituci, případně pracovní stáže na jiném odborném pracovišti.

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukce a dopravní stavby bude připraven k tvůrčí činnosti v oblasti vědy, výzkumu, vývoje a inovací, a to samostatně i v týmech na národní i mezinárodní úrovni. V průběhu studia v doktorském studijním programu získá a osvojí si hluboké znalosti a vědomosti z teoretických i odborných disciplín, získá nejen nové teoretické poznatky, ale i nové vlastní zkušenosti, a osvojí si nezbytné návyky pro samostatné vědecké bádání a tvůrčí činnost v oblasti výzkumu a vývoje při řešení aktuálních vědeckých problémů a otázek vyplývajících z požadavků praxe. Po úspěšném absolvování nejvyššího stupně vysokoškolského studia v doktorském studijním programu Konstrukce a dopravní stavby bude absolvent schopen získané poznatky a úroveň poznání v oboru dále prohlubovat a vědomosti i vědecké přístupy úspěšně využívat při řešení teoretických i praktických úkolů.
Vědecká příprava je orientována na následující základní odborná zaměření: Mechanika nosných konstrukcí; Konstrukce betonové a zděné; Konstrukce kovové, dřevěné a kompozitní; Geotechnika; Experimentální technika a zkušebnictví; Pozemní komunikace; Železniční konstrukce a stavby. Absolvent studia se uplatní především na výzkumných a vývojových pracovištích, v projekčních organizacích, v orgánech státní správy, přičemž zkušenosti nabyté během pedagogické praxe v rámci studia doktorského studijního programu může uplatnit i ve školství v akademické sféře nebo v jiných institucích vzdělávacího či výzkumného zaměření. Absolvování doktorského studijního programu je též nezbytným předstupněm pro případný další kariérní a profesní akademický růst absolventa.

Doktorské studijní programy jsou primárně cíleny na uplatnění absolventů v oblasti vědy a výzkumu, což je mj. zakotveno v cílech studia, výstupech učení a profilu absolventa. Z toho vyplývá uplatnění absolventů zejména v organizacích, institucích a firmách, které se v rámci své činnosti zabývají výzkumnými a vývojovými aktivitami. Jedná se tedy především o výzkumné organizace, jejichž hlavní činností je výzkum a vývoj, ale i subjekty stavební praxe, tj. firmy, u nichž výzkum a vývoj je jednou ze součástí celého spektra činností vedle běžně realizovaných činností, jako je výroba a realizace. Řada realizačních firem v současné době vytváří podporu i pro vlastní výzkum a vývoj, neboť tím v silně konkurenčním prostředí mohou posílit svoji pozici, konkurenceschopnost a uplatnitelnost na trhu. V tomto ohledu v posledním období roste poptávka po odbornících mladší generace se schopností samostatné tvůrčí vědecké práce, se znalostmi a přehledem o nových moderních trendech nejen přímo ve své odbornosti, ale i znalostmi souvisejících odborností a činností, např. v oblasti PC modelování, simulací, experimentálních metodách a postupech. V neposlední řadě má absolvent možnost uplatnit se v akademické sféře, která v sobě zahrnuje spojení vědeckovýzkumné práce a vzdělávací činnosti. Absolventi se tedy mohou uplatnit zejména ve výzkumných organizacích i firmách stavební praxe v rámci související vývojové a inovační činnosti, ve vzdělávacích institucích, především ve vysokoškolské sféře, která jim poskytuje i možnost dalšího osobnostního i kariérního rozvoje a profesního akademického růstu. Zkušenosti navíc ukazují, že absolventi doktorských studijních programů se velmi dobře uplatňují v organizacích uvedených typů nejen v rámci České republiky, ale i v zahraničí, což v plné míře platí i pro absolventy v oboru Konstrukce a dopravní stavby. Absolvování doktorského studijního programu dává absolventům i velmi dobré předpoklady pro uplatnění např. v projekčních organizacích či státní správě na vyšších profesních a manažerských pozicích.

Splnění předmětů individuálního studijního plánu, úspěšné vykonání státní doktorské zkoušky, zahraniční praxe, příslušná tvůrčí činnost a úspěšná obhajoba disertační práce.

Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních plánů studijních programů uskutečňovaných na Fakultě stavební VUT vymezuje:
Řád studijních programů VUT (www.vutbr.cz/uredni-deska/vnitrni-predpisy-a-dokumenty), který podle čl. 1, odst. 1 písmene:
c) vymezuje procesy vzniku, schvalování a změn návrhů studijních programů před jejich předložením k akreditaci Národnímu akreditačnímu úřadu pro vysoké školství,
d) stanovuje formální náležitosti studijních programů a studijních předmětů,
e) vymezuje povinnosti garantů studijních programů a garantů předmětů,
f) vymezuje standardy studijních programů na VUT,
g) vymezuje principy zajišťování kvality studijních programů.
Studijní a zkušební řád Vysokého učení technického v Brně (www.vutbr.cz/uredni-deska/vnitrni-predpisy-a-dokumenty)
Podrobnosti podmínek pro studium na Fakultě stavební VUT v Brně upravuje Směrnice děkana Pro uskutečňování doktorských studijních programů v prezenční formě studia na Fakultě stavební Vysokého učení technického v Brně (www.fce.vutbr.cz/studium/predpisy/normy.asp?kategorie_id=56)
Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu, který zpracuje v úvodu studia školitel ve spolupráci s doktorandem. Individuální studijní plán je pro doktoranda závazný. Jsou v něm specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit.
Během prvních tří semestrů skládá doktorand zkoušky z povinných, povinně volitelných příp. volitelných předmětů a současně se intenzivně zabývá vlastním studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a průběžným publikováním takto získaných poznatků a vlastních výsledků. V dalších semestrech se doktorand již více soustřeďuje na výzkum a vývoj, který souvisí s tématem disertační práce, na publikování výsledků své tvůrčí práce a na vlastní zpracování disertační práce. Do konce pátého semestru skládá doktorand státní doktorskou zkoušku. Doktorand je také zapojen do pedagogické činnosti, která je součástí jeho vědecké přípravy.
Součástí individuálního studijního plánu jsou v jednotlivých ročnících vědecké výstupy:
- pravidelná publikační aktivita (Juniorstav a podobné),
- účast na vědeckých konferencích v tuzemsku i v zahraniční,
- pro obhajobu DZP nutno publikovat – min. 2x Scopus nebo 1x WOS s impakt faktorem.

Na Fakultě stavební VUT je v současné době zajištěn bezbariérový přístup do všech výukových místností. Studenti však musí být zdravotně způsobilí pro získání kvalifikace stavebního inženýra. Při prakticky orientované laboratorní výuce musí být schopni samostatné obsluhy měřicích přístrojů a obdobného laboratorního vybavení, aniž by tím ohrožovali sebe nebo své okolí.
VUT poskytuje podporu studentům se specifickými potřebami, podrobnosti jsou uvedeny ve Směrnici č. 11/2017 (www.vutbr.cz/uredni-deska/vnitrni-predpisy-a-dokumenty/-d141841/uplne-zneni-smernice-c-11-2017-p147551).
K podpoře zajištění rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělání má VUT v organizační struktuře začleněno Poradenské centrum „Alfons“, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT a jeho posláním je poskytovat poradenství a podpůrné služby uchazečům a studentům se specifickými vzdělávacími potřebami. Specifickými vzdělávacími potřebami se rozumí poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronické somatické onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti a psychické onemocnění (alfons.vutbr.cz/o-nas).
Studentům jsou poskytovány informace týkající se přístupnosti studijních programů vzhledem ke specifickým potřebám uchazeče, informace o architektonické přístupnosti jednotlivých fakult a součástí univerzity, o možnostech ubytování na kolejích VUT, o možnostech adaptace přijímacího řízení a adaptaci samotného studia. K dalším službám centra pro studenty se specifickými vzdělávacími potřebami pak také patří tlumočnický a přepisovatelský servis, či asistenční služby – průvodcovské, prostorové orientace s cílem umožnit těmto studentům především prokázat své dovednosti a znalosti stejně jako ostatní studenti. Děje se tak prostřednictvím tzv. adaptace studia, tedy vhodnou úpravou studijního režimu, což však nelze chápat jako zjednodušení obsahu studia či úlevy studijních povinností.

Doktorský studijní program Konstrukce a dopravní stavby navazuje na navazující magisterský studijní program Stavební inženýrství, zejm. na studijní obor Konstrukce a dopravní stavby, příp. i na další studijní obory a sesterské navazující magisterské studijní programy. Po akreditaci navazujícího magisterského studijního programu Stavební inženýrství – konstrukce a dopravní stavby na tento program.

2. kolo (podání přihlášek od 20.10.2023 do 15.12.2023)

1. Diskrétní modelování fyzikálních procesů v heterogenních materiálech

   Téma předpokládá práci na rozvoji simulačních metod pro reprezentaci fyzikálních procesů v heterogenních materiálech. Modely budou zaměřeny především na materiály s neuspořádanou vnitřní strukturou, které mají značný význam pro praxi (beton a příbuzné kompozity). Fyzikální procesy mají být především lom, transportní jevy a odpověď na únavové zatěžování.

   Školitel: Vořechovský Miroslav, prof. Ing., Ph.D.

2. Efektivní pravděpodobnostní návrh betonových konstrukcí s využitím formátů bezpečnosti a metod plochy odezvy

   Téma zahrnuje analýzu pravděpodobnostních a polo-pravděpodobnostních přístupů pro návrh betonových konstrukcí za použití nelineárních výpočtových metod metodou konečných prvků. Zahrnuje rovněž vývoj a aplikaci metod plochy odezvy a metod citlivostní analýzy.

   Školitel: Novák Drahomír, prof. Ing., DrSc.

3. Metoda digitálního dvojčete jako základ monitorování a analýzy části železniční tratě pro management údržby

   Téma zahrnuje aplikaci a vývoj metody pro vyhodnocování spolehlivosti a životnosti železničních konstrukcí s využitím tzv. digitálního dvojčete. Digitální model konstrukce, tzv. dvojče, umožní simulaci chování konstrukce v různém technickém stavu v reálném čase na základě měřené odezvy v monitorovaných bodech. Digitální dvojče je soubor dat a informačních systémů, díky kterým se zajišťuje integrovaná práci s těmito daty. Jedná se o virtuální obraz skutečné stavby, který se IT nástroji prediktivně spravuje. Digitální dvojče umožní tak posouzení stavu a chování konstrukce, případně predikci vývoje bezpečnosti a spolehlivosti. Výsledky práce budou využity při správě a efektivním plánování údržby dopravních konstrukcí. Digitální dvojče bude kombinovat tři různé technologie, pokročilé simulační modely železničních konstrukcí, vybrané metody umělé inteligence a metody strojového učení, tzv. „deep learning“ i použití a rozvoj moderních monitorovacích systémů s využitím chytrých sensorů a filtračních technik.

   Školitel: Smutný Jaroslav, prof. Ing., Dr.

4. Numerické metody v analýzách neurčitosti a spolehlivosti

   Téma předpokládá práci na rozvoji simulačních a aproximačních metod pro analýzy problémů s náhodnými veličinami. Základem je rozvoj vylepšených metod typu Monte Carlo.

   Školitel: Vořechovský Miroslav, prof. Ing., Ph.D.

5. Stabilita a pevnost stavebních prvků z korozivzdorných ocelí v přírodních podmínkách

   Novým trendem mezi stavebními materiály je použití nerezových ocelí, u nichž je v současnosti nedostatek dlouhodobých pozorování procesů degradace konstrukčních vlastností. Testování nerezových ocelí za různých podmínek prostředí (teploty) je klíčem ke spolehlivým předpovědím chování konstrukčních prvků (např. mostních), v reálných provozních podmínkách. Pomocí pokročilého integrovaného počítačově-experimentálního výzkumného programu se snažíme stavět na našich zkušenostech s modelováním konstrukcí z nerezové oceli a přispět k lepšímu a hlubšímu pochopení spolehlivosti konstrukcí z nerezové oceli.

   Školitel: Seitl Stanislav, doc. Ing., Ph.D.

6. Stanovení únavové životnosti moderních betonů

   Současné stanovení únavové životnosti betonových konstrukcí pracuje se snižováním napětí v jednotlivých prvcích. Tento přístup však nerespektuje degradaci mechanických vlastností vlivem působení cyklického zatížení a postupný rozvoj mikrotrhlin.

   Školitel: Seitl Stanislav, doc. Ing., Ph.D.

7. Stochastická metoda konečných prvků

   Uvažování náhodné proměnlivosti a prostorové variability materiálových a geometrických vlastností konstrukcí ve výpočtových modelech pomocí náhodných veličin a náhodných polí.

   Školitel: Vořechovský Miroslav, prof. Ing., Ph.D.

8. Stochastická nelineární analýza, identifikace poškozeni, vznik trhlin

   Téma zahrnuje analýzu pravděpodobnostních přístupů pro posouzení betonových konstrukcí za použití nelineárních výpočtových metod metodou konečných prvků. Zahrnuje rovněž vývoj a aplikaci metod identifikace pošlození na základě vzniku trhlin a data-driven přístupů.

   Školitel: Novák Drahomír, prof. Ing., DrSc.

9. Únava betonu a železobetonu

   Numerické a analytické modelování únavy betonu a železobetonu

   Školitel: Vořechovský Miroslav, prof. Ing., Ph.D.

10. Využití metod umělé inteligence při řešení úloh stavebního inženýrství

    Téma je zaměřeno na využití metod umělé inteligence jako jsou umělé neuronové sítě, genetické algoritmy apod. při řešení úloh z oblasti navrhování a posuzování konstrukcí, např. optimalizace materiálů a konstrukcí, detekce poškození, spolehlivost konstrukcí apod.

    Školitel: Lehký David, prof. Ing., Ph.D.

11. Životnost a spolehlivost betonových konstrukcí při kombinaci mechanického a environmentálního zatížení

    Trvanlivost a spolehlivost konstrukcí patří k základním vlastnostem, které mohou mít výrazné ekonomické dopady. Téma se zaměřuje na poměrně novou tématiku – kombinaci účinku mechanického a environmentálního zatížení železobetonových konstrukcí a její vliv na trvanlivost a spolehlivost. Problematika trvanlivosti betonových konstrukcí v nabývá na významu, a to v souvislosti s trvale udržitelnou výstavbou, s otázkami nákladů životního cyklu staveb a s tzv. performance-based postupy navrhování konstrukcí. Rovněž výzkum a vývoj relevantních modelů a návrhových postupů není doposud ukončen; přitom se nejedná jen o kombinaci účinků zatížení s procesem karbonatace či prostupu chloridových iontů, nýbrž i o kombinace dalších degradačních účinků s mechanickým zatížením a také současného působení více degradačních procesů.

    Školitel: Vymazal Tomáš, doc. Ing., Ph.D.

1. kolo (podání přihlášek od 04.04.2023 do 31.07.2023)

1. Diagnostika a identifikace stavu železničních konstrukcí a staveb

   Podstatou tématu je rozvoj moderních metod monitorování a diagnostiky železničních staveb a konstrukcí pro hodnocení jak aktuálního stavu, tak pro hodnocení efektivity údržbových prací v průběhu životního cyklu. Téma zahrnuje rozvoj „chytrého“ modulárního systému sběru vybraných dat, rozvoj a aplikaci vhodných senzorů a sady příslušných metod a algoritmů, které umožní získávat informace o stavu vlakových souprav a železničních tratí a jejich komponent v reálném čase, tyto přenášet a ukládat do vytvořeného informačního systému k následujícímu použití pro potřeby výrobců, státní správy, projekci, výzkum apod. Předpokládá se využití moderních metod měření a analýzy se zahrnutím strojového učení a umělé inteligence.

   Školitel: Smutný Jaroslav, prof. Ing., Dr.

2. Metoda digitálního dvojčete jako základ monitorování a analýzy části železniční tratě pro management údržby

   Téma zahrnuje aplikaci a vývoj metody pro vyhodnocování spolehlivosti a životnosti železničních konstrukcí s využitím tzv. digitálního dvojčete. Digitální model konstrukce, tzv. dvojče, umožní simulaci chování konstrukce v různém technickém stavu v reálném čase na základě měřené odezvy v monitorovaných bodech. Digitální dvojče je soubor dat a informačních systémů, díky kterým se zajišťuje integrovaná práci s těmito daty. Jedná se o virtuální obraz skutečné stavby, který se IT nástroji prediktivně spravuje. Digitální dvojče umožní tak posouzení stavu a chování konstrukce, případně predikci vývoje bezpečnosti a spolehlivosti. Výsledky práce budou využity při správě a efektivním plánování údržby dopravních konstrukcí. Digitální dvojče bude kombinovat tři různé technologie, pokročilé simulační modely železničních konstrukcí, vybrané metody umělé inteligence a metody strojového učení, tzv. „deep learning“ i použití a rozvoj moderních monitorovacích systémů s využitím chytrých sensorů a filtračních technik.

   Školitel: Smutný Jaroslav, prof. Ing., Dr.

3. Metoda virtuálních prvků aplikovaná na problém mechaniky a vedení tepla

   Student se bude zabývat vývojem a aplikací metody virtuálních elementů, která umožňuje používat konečné prvky ve tvaru polygonu nebo polyhedronu s libovolným počtem vrcholů a s libovolným tvarem. Nejprve se student bude věnovat elastickému chování a poté materiálům s neelastickou odezvou. Téma je vypsáno společně s Ústavem matematiky, od studenta se očekává se pokročilejší znalost matematiky.

   Školitel: Eliáš Jan, prof. Ing., Ph.D.

4. Navrhování styčníků ocelových konstrukcí pokročilým numerickým modelováním

   Téma je zaměřeno na numerické modelování základních konstrukčních detailů nosných konstrukcí, zejména styčníků. Standardizace výpočtu konstrukčních detailů pomocí MKP bude obsažena v aktuálně připravované normě EN 1993-1-14 Eurokód 3 - Navrhování ocelových konstrukcí – Část 1-14: Navrhování pomocí analýzy metodou konečných prvků. V přípojích ocelových konstrukcí reálně dochází ke vzniku koncentrací napětí a elastický výpočet MKP vede k velmi konzervativnímu návrhu ve srovnání s využitím tradičních normových postupů. V návrhovém numerickém modelu se obvykle zavádí pružno-plastické chování materiálu a posudek jednotlivých částí detailů je omezen limitním plastickým přetvořením 5 % pro všechny typy konstrukcí. Cílem disertační práce je podrobně analyzovat vliv a bezpečnost mezního plastického přetvoření pro deskostěnové numerické modely vybraného typu ocelových styčníků (např. tenkostěnných prvků nebo prvků z vysokopevnostních ocelí) a na jejím základě sestavit doporučení parametrů pro numerické modely konstrukčních detailů.

   Školitel: Vild Martin, Ing., Ph.D.

5. Využití metod umělé inteligence při řešení úloh stavebního inženýrství

   Téma je zaměřeno na využití metod umělé inteligence jako jsou umělé neuronové sítě, genetické algoritmy apod. při řešení úloh z oblasti navrhování a posuzování konstrukcí, např. optimalizace materiálů a konstrukcí, detekce poškození, spolehlivost konstrukcí apod.

   Školitel: Lehký David, prof. Ing., Ph.D.