Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
studijní program
Fakulta: FASTZkratka: DPC-KAk. rok: 2024/2025
Typ studijního programu: doktorský
Kód studijního programu: P0732D260022
Udělovaný titul: Ph.D.
Jazyk výuky: čeština
Akreditace: 8.10.2019 - 8.10.2029
Forma studia
Prezenční studium
Standardní doba studia
4 roky
Garant programu
prof. Ing. Marcela Karmazínová, CSc.
Oborová rada
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 Varausdoc. Ing. Otto Plášek, Ph.D.Člen externí :Ing. Mojmír Nejezchlebprof. Ing. Stanislav Vejvoda, CSc.
Oblasti vzdělávání
Cíle studia
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.
Profil absolventa
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.
Charakteristika profesí
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.
Podmínky splnění
Splnění předmětů individuálního studijního plánu, úspěšné vykonání státní doktorské zkoušky, zahraniční praxe, příslušná tvůrčí činnost a úspěšná obhajoba disertační práce.
Vytváření studijních plánů
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.
Dostupnost pro zdravotně postižené
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.
Návaznost na další typy studijních programů
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.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Téma disertační práce je zaměřeno na výzkum mechanicky spojovaných složených a členěných prutů z GFRP kompozitních materiálů. Konstrukce vytvořené z GFRP prutových prvků nacházejí čím dál širší uplatnění v technologických konstrukcích, průmyslu nebo v dopravní infrastruktuře, obecně v silně korozně agresivním prostředí. V současné době neexistují platné návrhové normy pro navrhování GFRP konstrukcí. Vzhledem k materiálovým vlastnostem pultrudovaných GFRP prutových prvků (anizotropie materiálu) jsou konstrukční spoje a detaily řešeny pomocí mechanických spojovacích prostředků (šroubů), někdy s vkládanými ocelovými plechy nebo svařenci a často jsou konstrukčně výhodné složené anebo členěné pruty tvořené dvojicí U profilů. Disertační práce bude zaměřena na výzkum skutečného chování (přetvárné vlastnosti, návrhové únosnosti) složených anebo členěných prutů s mechanickými spojovacími prostředky. Cílem práce bude stanovení účinných průřezových charakteristik složeného a členěného prutu v závislosti na typu mechanických spojovacích prostředků, na jejich rozmístění a velikosti. Na základě těchto průřezových charakteristik bude možné stanovit návrhovou únosnost v ohybu, ve vzpěru a v klopení.
Školitel: Pešek Ondřej, Ing., Ph.D.
Současné stavebnictví se stále častěji v kontextu požadavků doby vrací ke klasickým konstrukčním materiálům, jako je dřevo, ať již v tradiční podobě, či moderní v podobě lepených sendvičových prvků. Tempu vývoje neodpovídá úroveň a možnosti současných NDT metod pro diagnostiku dřevěných konstrukcí. V rámci tématu se předpokládá experimentální stanovení optimální kombinace stávajících a vývoj nových metod nedestruktivního zkoušení prvků dřevěných konstrukcí.
Školitel: Anton Ondřej, doc. Ing., Ph.D.
Téma prioritně zaměřené na existující železobetonové a zděné konstrukce. Rešerše stávajícího stavu reálných možností diagnostických metod pro identifikaci materiálové a konstrukční kondice hodnoceného existujícího objektu. Možnosti platných eurokódů pro navrhování konstrukcí pro posuzení existujících konstrukcí při zohlednění nálezů diagnostiky objektu. Rešerše systémů pro sanace a dodatečné statické zajištění. Základním cílem je zpracování metodiky postupů pro hodnocení poškozené konstrukce, výběr vhodného a efektivního systému dodatečného zajištění za účelem dosažení spolehlivé mechanické odolnosti, vedení výpočtu pro stanovení dimenzí navrhovaného stavebního opatření.
Školitel: Schmid Pavel, prof. Ing., Ph.D.
Student bude studovat datově řízený konstitutivní model sestavený jako neuronová síť z dat získaných výpočetní homogenizací heterogenních materiálů. Problém, který je třeba vyřešit, je regularizace disipace energie v takových modelech a omezení závislosti na síti konečných prvků při lokalizaci deformace.
Školitel: Eliáš Jan, prof. Ing., Ph.D.
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.
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.
Student naváže na probíhající výzkum školitele a bude zapojen do projektu Laboratory of Numerical Structural Design sponzorovaného firmou IDEA StatiCa, s.r.o.
Školitel: Vild Martin, Ing., Ph.D.
Student/ka bude vyvíjet, testovat a validovat nové algoritmy zaměřené na kombinaci viskoelasticity s viskoplasticitou včetně poškození, a to jak pro pomalé (kvazistatické) děje, tak i pro rychlé (dynamické) děje u betonových nebo dřevěných konstrukcí.
Školitel: Trcala Miroslav, doc. Mgr. Ing., Ph.D.
Disertační práce je zaměřena na problematiku skutečného chování, spolehlivosti, modelování, optimalizace a metod navrhování konstrukčních detailů nosných konstrukčních prvků a dílců z oceli a materiálů na bázi dřeva.
Školitel: Šmak Milan, doc. Ing., Ph.D.
Téma je zaměřeno na experimentální výzkum v oblasti vláknobetonu a kompozitní výztuže do betonu. Hlavním cílem je posouzení potenciálu využití disperzní a prutové výztuže na bázi taveného čediče jako alternativu k ocelovým, skleněným či polymerním vláknům a ocelové či kompozitní prutové výztuže na bázi skleněných vláken. V rámci tématu se očekává spolupráce s firmou zabývající se uplatněním čedičové výztuže v praxi.
Školitel: Kucharczyková Barbara, doc. Ing., Ph.D.
Návrh betonových konstrukcí vyztužených kompozitními materiály na bázi skleněných vláken, účinek zvýšené a extrémní (požární) teploty na konstrukci; řešení lokálních detailů a monitoring. Realizace experimentálních činností a teoretických analýz; návaznost na řešené projekty VaV.
Školitel: Girgle František, doc. Ing., Ph.D.
Studium a určování přetvárných vlastností horizontálně předpjatého zdiva včetně jeho působení. Měření na zdivu konstrukce a numerické modelování problému.
Školitel: Klusáček Ladislav, doc. Ing., CSc.
Cílem práce je nalézt metody zobrazení realistického pohybu osob jako výsledku simulace ve vysoce realistickém prostředí. Doktorand se naučí pracovat s pokročilými behaviorálními modely pohybu osob a současně se základními nástroji pro tvorbu vysoce realistického virtuálního prostředí (Unity, Unreal Engine, Twinnotion apod.) a zaměří se na výzkum metod a jejich propojení do funkčního celku.
Školitel: Apeltauer Tomáš, doc. Mgr., Ph.D.
Téma je zaměřeno na experimentální výzkum procesu smršťování, dotvarování a vzniku trhlin betonů specifického složení či technologie zpracování, např. bezcementová pojiva, jemnozrnné materiály, 3D tištěné prvky atp. Hlavním cílem je identifikovat hlavní faktory ovlivňující výše uvedené procesy a získat data pro upřesnění materiálových modelů využívaných v numerických simulacích.
Pro posouzení existujících i nově budovaných železobetonových konstrukcí je zásadní objektivní zjištění vlastností betonu. Pro zkoušení betonu přímo v konstrukci je k dispozici pouze omezený počet metod. Metoda ultrazvuková je zcela nedestruktivní a umožňuje stanovit celou řadu vlastností betonu - rovnoměrnost, pevnost v tlaku, modul pružnosti, poruchy uvnitř struktury.
Školitel: Cikrle Petr, doc. Ing., Ph.D.
Cílem práce je navrhnout, implementovat do softwaru založeném na metodě konečných prvků a validovat nový materiálový model zeminy zachycující vliv viskoelasticity/plasticity na chování svahu.
Výpočtová optimalizace má klíčovou roli ve stavebním inženýrství, zejména při identifikaci materiálových parametrů včetně detekce poškození či při navrhování dynamicky zatěžovaných inženýrských konstrukcí. Student se zaměří na odvození a vývoj přístupu, potlačujícího nedostatky klasických diferenciálních i heuristických metod, až po jeho softwarovou implementaci včetně její validace na konkrétním problému. Počítá se s využitím výsledků v připravovaném projektu GA ČR, panel P105 (Výpočtový model elastické, viskózní a plastické deformace včetně poškození v inženýrské dynamice).
Školitel: Vala Jiří, prof. Ing., CSc.
Téma navazuje na podávaný projekt GAČR do panelu P105 (Výpočtový model elastické, viskózní a plastické deformace včetně poškození v inženýrské dynamice). Doktorand navrhne korektně zdůvodněný jednotný model při kombinovaném dynamickém zatěžování stavebního prvku zohledňující převážně lokální situaci v oblasti kontaktu, založený na energetickém a kinematickém přístupu, až po vývoj nutných numerických metod a algoritmů, věnovaných pokročilým výpočtům.
Školitel: Kozák Vladislav, doc. Ing., CSc.
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.
Tradiční návrhové metody jsou poměrně jednoduché s malým počtem vstupních parametrů, aby byly snadno využitelné pro lidské pochopení a ruční výpočty. Proto stále budou mít své nezastupitelné místo. Na druhou stranu bylo prokázáno, že pomocí velkého počtu experimentů a validovaných numerických simulací lze výrazně snížit rozptyl odhadu únosnosti pomocí vzorců stanovených strojovým učením [1].
Cílem disertační práce je stanovení únosnosti vybraných komponent styčníků ocelových konstrukcí pomocí vztahů určených strojovým učením. První fází je sběr vhodných experimentálních dat, případně provedení vlastních experimentů, dále tvorba numerických simulací a jejich validace. Následně stanovení vhodných proměnných parametrů a vytvoření velké databáze numerických simulací. Dalším krokem je trénování neuronové sítě a spolehlivostní analýza – stanovení součinitele spolehlivosti [2].
[1] Müller, A., Taras, A., Kraus, M.A. Scientific Machine and Deep Learning Investigations of the Local Buckling Behaviour of Hollow Sections, CE/Papers, 2022, https://doi.org/10.1002/cepa.1848
[2] Spiegler, J. et al., Standardization of safety assessment procedures across brittle to ductile failure modes (SAFEBRICTILE) – Final report, Publications Office, European Commission, Directorate-General for Research and Innovation, 2017, https://data.europa.eu/doi/10.2777/76892
Školitel: Barnat Jan, doc. Ing., Ph.D.
Jedním ze základních prvků získání informací o materiálu či konstrukci je měření. Důležtou součástí je správné vyhodnocení získaných dat. Při vyhodnocení velkých objemů dat je vhodné použít také méně tradiční metody. Měření mohou obsahovat dlouhé časové řetězce dat. Základní popis probíhá obvukle statistikou v časové oblasti. Důležité informace, lze také získat v oblasti frekvenční či časově frekvenční. Cílem je zpracování některých postupů dv programovém prostředí Matlab příp. VBA Excel.
Školitel: Pazdera Luboš, prof. Ing., CSc.
Analytické a zejména numerické modelování únavového porušování s ohledem na statistické aspekty, rychlost zatěžování a teplotu
Školitel: Vořechovský Miroslav, prof. Ing., Ph.D.
Téma předpokládá práci na rozvoji simulačních a aproximačních metod pro analýzy problémů s náhodnými veličinami. Základem je rozvoj vylepšených metod typu Monte Carlo.
Analytické a numerické modely pevnosti s uvážením prostorově variabilních materiálových parametrů