Kombinované studium

4 roky

prof. Ing. Marcela Karmazínová, CSc.

Předseda :
prof. Ing. Miroslav Vořechovský, Ph.D.
Místopředseda :
prof. Ing. David Lehký, Ph.D.
Člen interní :
doc. Mgr. Irena Hinterleitner, Ph.D.
doc. Ing. Milan Šmak, Ph.D.
prof. Dr.techn. Ing. Michal Varaus
doc. Ing. Otto Plášek, Ph.D.
doc. Ing. Lumír Miča, Ph.D.
prof. Ing. Pavel Schmid, Ph.D.
doc. Ing. Radim Nečas, Ph.D.
doc. Ing. Hana Šimonová, Ph.D.
Člen externí :
doc. Ing. Jaroslav Navrátil, CSc.
Ing. Mojmír Nejezchleb

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 17.10.2025 do 12.12.2025)

1. Analýza změřených dat standardními i nestardadními prostředky prostřednictvím programového prostředí Matlab či Excel nebo Python

   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.

2. Aplikace metod strojového učení a umělé inteligence v procesu projektování a výstavby dopravních staveb

   Téma je zaměřeno na aplikační potenciál umělé inteligence vedoucí ke zvýšení efektivity a podpoření vývoje v oblasti dopravních staveb. Komunikace a spolupráce mezi jednotlivými aktéry od projektování po správu je stále více potřeba, protože celý proces výstavby se stává složitějším. V evropském stavebním průmyslu je nutné dosáhnout celkového zvýšení efektivity pomocí inovace procesů, zavádění nových technologií, širšího prosazení industrializace a také snížení energetické i materiálové náročnosti jeho konečných produktů, kterými jsou také dopravní stavby. Využití umělé inteligence a strojového učení může pomoci vylepšit každou část životního cyklu stavby. Téma počítá s postupným zaměřením na všechny fáze výstavby, zejména pak na aplikaci v oblastech predikce, klasifikace a hodnocení vícekriteriálních procesů. Uchazeč si v rámci tématu může po dohodě se školitelem vybrat a může se tak zaměřit na jemu blízkou oblast, tedy plánování, návrh a projekci, dále na proces výstavby a údržby apod.

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

3. Autonomní diagnostika dopravních konstrukcí včetně souvisejících procesů

   Téma zahrnuje vývoj a aplikaci nových postupů v problematice sběru dat o dopravních konstrukcích a stavbách včetně jejich dopravních charakteristik. Téma je orientováno na různé druhy dopravy, silniční, železniční, leteckou, vodní, speciální nebo více druhů současně. Předpokládá se orientace na dopravní vztahy, na kapacitu a vytíženost konkrétních dopravních cest, na rychlost přepravy či rychlost jízdy či zdržení, na obsazenost (vytíženost) dopravních prostředků nebo na parkování a odstavování dopravních prostředků, případně na tarifní politiku a jiné motivační faktory. Téma předpokládá orientaci jak na metody automatického sběru dat pomocí detektorů, tak na využití pokročilých metod matematické analýzy včetně metod strojového učení a umělé inteligence.

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

4. Diskrétní modelování cementové pasty a přechozové zóny na rozhraní s kamenivem

   Toto téma odpovídá dílčímu projektu v rámci projektu ERC Synergy FatResCon (2025–2031).

   Za účelem hlubšího porozumění interakcím mezi složkami cementové pasty bude doktorand vyvíjet diskrétní výpočetní model zahrnující elasto-visko-plasto-poškozovací konstitutivní zákon odvozený z termodynamických potenciálů s explicitní kontrolou disipace energie. Tento model objasní roli vody při cyklickém tečení a mikrotrhání v přechodové zóně (ITZ), kde trhliny vznikají a šíří se, až nakonec vytvářejí vzájemně propojené trhlinové sítě. Vývoj modelu bude využívat data získaná z jiných dílčích projektů, s cílem simulovat nejen chování ztvrdlé cementové pasty, ale také termodynamiku procesu hydratace. Data navíc umožní pravděpodobnostní přechod od mikromodelu k mezoměřítkovým mezi-kamenivovým konstitutivním zákonům.

   Požadované dovednosti: výpočetní mechanika, zkušenosti s programováním, základní znalosti statistiky.

   Synergické interakce: projekty 4–9, 11–13.

   Naučíte se: pokročilé konstitutivní modelování, metody přechodu mezi měřítky a pravděpodobnostní přístupy ke stanovení pevnosti heterogenních materiálů.

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

5. Experimentální analýza a modelování degradace cementových kompozitů během různých druhů zatížení

   Dizertační práce je zaměřena na vývoj a validaci metod kvantifikace degradačních mechanismů u cementových kompozitů, zejména betonu, vystaveného extrémním podmínkám, jako je chemická koroze, mrazové cykly a únava. Výzkum bude kombinovat pokročilé experimentální techniky (DIC, CT, DVC) s numerickým modelováním za účelem detailního popisu a predikce šíření trhlin, lokalizace poruch a dlouhodobého vývoje degradačních procesů. Cílem je formulovat robustní výpočtový model, který bude zohledňovat jak materiálovou heterogenitu, tak různé typy zatížení a degradačních vlivů.

   Školitel: Miarka Petr, Ing., Ph.D.

6. Konstrukce tramvajové tratě

   Práce se bude zabývat konstrukcí tramvajové tratě, zejména problémům se stabilitou koleje a následným návrhem řešení včetně jeho ověření.

   Školitel: Svoboda Richard, Ing., Ph.D.

7. Mechanika poškození spojená s reologickými jevy

   Student se zaměří na problematiku poškození materiálů v důsledku reologických jevů, jako je dotvarování nebo smrštění/bobtnání. Tyto reologické jevy hrají důležitou roli v mechanice poškození u materiálů, jako je beton nebo dřevo. Cílem práce bude implementovat a analyzovat školitelem navržené nové algoritmy zohledňující interakci mezi reologickými jevy a poškozením materiálu.

   Školitel: Trcala Miroslav, doc. Mgr. Ing., Ph.D.

8. Mechanika železničních tratí

   Téma je zaměřeno na studium mechanických jevů v konstrukci koleje, zahrnuje statické a dynamické analýzy konstrukce koleje se zaměřením na zvyšování rychlosti, moderní prvky konstrukce koleje a interoperabilitu železniční infrastruktury. Konkrétní témata: i. analytické a numerické metody pro analýzy konstrukce koleje v časové a frekvenční oblasti ii. interakce most - kolej iii. bezstyková kolej v obloucích malého poloměru iv. výhybky a výhybkové konstrukce nové generace v. analýza konstrukce pražcového podloží

   Školitel: Plášek Otto, doc. Ing., Ph.D.

9. 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.

10. Pravděpodobnostní modelování únavového chování

    Toto téma odpovídá dílčímu projektu v rámci projektu ERC Synergy FatResCon (2025–2031).

    Únavová životnost betonu vykazuje výrazný rozptyl, který vzniká z různých zdrojů variability. Doktorand bude analyzovat tyto zdroje a zkoumat, jak se variabilita šíří prostřednictvím mechanistické transformace vstupních náhodných veličin a náhodných polí. K získání hlubšího porozumění těmto procesům a jejich závislostem na faktorech, jako jsou napěťové konfigurace (zachycené pomocí redukovaných modelů), rychlostní a teplotní závislosti a heterogenita materiálu, budou využity vysoce přesné numerické modely a experimentální data. Cílem je nakonec předpovědět a prodloužit střední únavovou životnost betonu a snížit její variabilitu. Doktorand se navíc bude zabývat metodami, jak porozumět a kontrolovat časoprostorovou variabilitu spojenou s procesy hydratace betonu. Výzkum bude probíhat v úzké spolupráci s dalšími dílčími projekty v rámci FATRESCON.

    Požadované dovednosti: základy výpočetní mechaniky, programování, pravděpodobnost a statistika.

    Synergické interakce: projekty 10–13, 15, 17.

    Naučíte se: pokročilé pravděpodobnostní modelování pevnosti heterogenních materiálů a hodnocení spolehlivosti konstrukcí.

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

11. Studium statického a dynamického chování železničních tratí

    Téma je zaměřeno na studium statického a dynamického chování železničních tratí. Téma zahrnuje orientaci na železniční svršek a železniční spodek. Téma zahrnuje experiment i simulační postupy. V rámci simulací se předpokládá orientace na Metodu konečných prvků, v rámci experimentu pak na diagnostiku s využitím stacionárních stanovišť i měřicích vlakových souprav. Součástí tématu je také aplikace moderního matematického aparátu k hodnocení parametrů železničních tratí včetně metod umělé inteligence. Téma zahrnuje implementace těchto postupů v procesu ověřování nových železničních konstrukcí, včetně konstrukcí určených pro vyšší provozní rychlost.

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

12. Technologie stavebních a opravných prací na železničních stavbách

    Téma je zaměřeno na hledání technologií opravných a údržbových prací, které povedou k minimalizaci omezení drážního provozu, spotřeby energií, vlivu na životní prostředí a nákladů životního cyklu.

    Školitel: Svoboda Richard, Ing., Ph.D.

13. Víceškálové modelování únavy betonu při cyklickém namáhání s důrazem na energetickou ekvivalenci

    Analytické a zejména numerické modelování únavového porušování betonu na více úrovních jemnosti modelu a přenos mezi modely s ohledem na statistické aspekty, rychlost zatěžování a teplotu. Využití datově poháněných modelů.

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

14. Výpočtová optimalizace ve stavebním inženýrství

    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.

    Školitel: Vala Jiří, prof. Ing., CSc.

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2025 do 31.07.2025)

1. Analýza dlouhodobého chování betonových konstrukcí

   Cílem práce je analýza dlouhodobého chování betonových konstrukcí (mostů, budovy, nádrží apod.). Upřesňování metod sledování, upřesňování výpočetních postupů, porovnávání naměřených a vypočtených hodnot.

   Školitel: Zich Miloš, doc. Ing., Ph.D.

2. Aplikace metod strojového učení a umělé inteligence v procesu projektování a výstavby dopravních staveb

   Téma je zaměřeno na aplikační potenciál umělé inteligence vedoucí ke zvýšení efektivity a podpoření vývoje v oblasti dopravních staveb. Komunikace a spolupráce mezi jednotlivými aktéry od projektování po správu je stále více potřeba, protože celý proces výstavby se stává složitějším. V evropském stavebním průmyslu je nutné dosáhnout celkového zvýšení efektivity pomocí inovace procesů, zavádění nových technologií, širšího prosazení industrializace a také snížení energetické i materiálové náročnosti jeho konečných produktů, kterými jsou také dopravní stavby. Využití umělé inteligence a strojového učení může pomoci vylepšit každou část životního cyklu stavby. Téma počítá s postupným zaměřením na všechny fáze výstavby, zejména pak na aplikaci v oblastech predikce, klasifikace a hodnocení vícekriteriálních procesů. Uchazeč si v rámci tématu může po dohodě se školitelem vybrat a může se tak zaměřit na jemu blízkou oblast, tedy plánování, návrh a projekci, dále na proces výstavby a údržby apod.

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

3. Autonomní diagnostika dopravních konstrukcí včetně souvisejících procesů

   Téma zahrnuje vývoj a aplikaci nových postupů v problematice sběru dat o dopravních konstrukcích a stavbách včetně jejich dopravních charakteristik. Téma je orientováno na různé druhy dopravy, silniční, železniční, leteckou, vodní, speciální nebo více druhů současně. Předpokládá se orientace na dopravní vztahy, na kapacitu a vytíženost konkrétních dopravních cest, na rychlost přepravy či rychlost jízdy či zdržení, na obsazenost (vytíženost) dopravních prostředků nebo na parkování a odstavování dopravních prostředků, případně na tarifní politiku a jiné motivační faktory. Téma předpokládá orientaci jak na metody automatického sběru dat pomocí detektorů, tak na využití pokročilých metod matematické analýzy včetně metod strojového učení a umělé inteligence.

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

4. Diskrétní Modelování únavy betonu a železobetonu při cyklickém namáhání

   Analytické a zejména numerické modelování únavového porušování se zaměřeném na termodynamicky konzistentní časově závoslé konstitutivní modelování v interakci s teplotou. Využití datově poháněných modelů.

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

5. Měření dat pomocí mikrokontroleru a jejich analýza standardními i nestardadními prostředky prostřednictvím programového prostředí Python

   Jedním ze základních prvků získání informací o materiálu či konstrukci je měření. Relativně levné měření lze provést prostřednictvím mikrokontroleru (např. Arduino). Důležitou 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 obvykle statistikou v časové oblasti. Důležité informace, lze také získat v oblasti frekvenční či časově frekvenční. Cílem je zpracování některých postupů v programovém prostředí Python.

   Školitel: Pazdera Luboš, prof. Ing., CSc.

6. 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.

7. 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.

   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.

8. Optimalizace a algoritmizace návrhu specifických konstrukčních detailů

   Téma se primárně zaměřuje na vývoj a implementaci pokročilých optimalizačních metod při návrhu sériově vyráběných konstrukčních detailů. Těžištěm tématu je hledání robustních a efektivních algoritmů, které při zachování omezujících podmínek zajišťujících bezpečnost a provozuschopnost konstrukcí umožní optimalizovat definované konstrukční detaily. Takové algoritmy by měly přispět ke snížení finančních nákladů pro zhotovitele i zákazníka a zároveň minimalizovat negativní environmentální dopady. V rámci výzkumu bude detailně prozkoumána problematika tradičních optimalizačních metod – včetně metaheuristik a dále také jejich kombinace s moderními přístupy, zejména se strojovým učením. Klíčovým úkolem bude posoudit, do jaké míry lze techniky strojového učení, jako například reinforcement learning či deep learning, využít pro adaptivní ladění a zefektivnění optimalizačních algoritmů, zejména při řešení kombinatoricky náročných úloh s diskrétními návrhovými proměnnými a také pro vlastní návrh konstrukčních detailů. Celkově téma směřuje k vytvoření inovativního přístupu, který nejen zlepší výpočetní výkon a robustnost optimalizačních metod, ale také otevře možnosti pro jejich další rozvoj integrací strojového učení. Tento interdisciplinární přístup je vysoce relevantní jak z teoretického hlediska, tak i pro praktickou aplikaci ve specializovaných firmách zabývajících se návrhem stavebních konstrukcí.

   Školitel: Hokeš Filip, Ing., Ph.D.

9. Spolehlivé a hospodárné kompozitní konstrukční prvky, dílce a systémy na bázi oceli kombinované s pokročilými materiály na bázi betonu

   Teoretická a experimentální analýza odolnosti kompozitních konstrukčních prvků/dílců/systémů z oceli v kombinaci s pokročilými materiály na bázi betonu, které poskytují kvalitativně lepší užitné vlastnosti (pevnost a s tím související únosnost, tuhost, požární odolnost apod.), spolu s využitím pokročilých efektivních technologií, bude směřovat zejména ke zvýšení jejich spolehlivosti a hospodárnosti. Teoretická řešení budou vycházet z analytických metod a numerického modelování verifikovaného pomocí výsledků experimentálních analýz.

   Školitel: Karmazínová Marcela, prof. Ing., CSc.

10. Statistické aspekty únavy betonu a železobetonu při cyklickém namáhání

    Analytické a zejména numerické modelování únavového porušování s ohledem na statistické aspekty, rychlost zatěžování a teplotu. Využití datově poháněných modelů.

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

11. Studium statického a dynamického chování železničních tratí

    Téma je zaměřeno na studium statického a dynamického chování železničních tratí. Téma zahrnuje orientaci na železniční svršek a železniční spodek. Téma zahrnuje experiment i simulační postupy. V rámci simulací se předpokládá orientace na Metodu konečných prvků, v rámci experimentu pak na diagnostiku s využitím stacionárních stanovišť i měřicích vlakových souprav. Součástí tématu je také aplikace moderního matematického aparátu k hodnocení parametrů železničních tratí včetně metod umělé inteligence. Téma zahrnuje implementace těchto postupů v procesu ověřování nových železničních konstrukcí, včetně konstrukcí určených pro vyšší provozní rychlost.

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

12. Víceškálové modelování únavy betonu při cyklickém namáhání s důrazem na energetickou ekvivalenci

    Analytické a zejména numerické modelování únavového porušování betonu na více úrovních jemnosti modelu a přenos mezi modely s ohledem na statistické aspekty, rychlost zatěžování a teplotu. Využití datově poháněných modelů.

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

13. Vybrané problémy z dopravní akustiky

    Téma zahrnuje řešení skupiny vybraných problémů z oblasti akustiky v prostředí kolejové dopravy. První zahrnuje aplikaci metodiky CNOSSOS-EU a validaci hluku z kolejové dopravy při zpracování matematických modelů při řešení snižování škodlivého hluku. Druhá zahrnuje metody a postupy při snižování environmentálního hluku v městských aglomeracích od tramvajové a vlakové dopravy. Třetí je orientována na vliv povětrnostních podmínek na šíření zvukových vln od dopravy ve vnějším prostředí. Další okruh je pak zaměřen na vybrané problémy aero-akustiky a aerodynamiky vlakových souprav při rychlostech vyšších než 160 km/h. Předpokládá se analýza účinků průjezdu vlakové soupravy na cestující, zavazadla apod. na nástupišti, dále účinky na stavby a konstrukce v blízkosti jízdní dráhy atd.

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

14. 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.

15. Využití numerických metod a AI ke snížení rozptylu metody komponent v návrhu styčníků ocelových konstrukcí

    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.

    Cílem disertační práce je stanovení únosnosti komponenty T-průřezu ve všech jeho variantách pro styčníky 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.

    Student naváže na probíhající výzkum školitele. Student bude zapojen do projektu Laboratory of Numerical Structural Design sponzorovaného firmou IDEA StatiCa, s.r.o.

    Školitel: Vild Martin, Ing., Ph.D.