É«É«À²

Author: Mert Aydogmus

Supervisor: Professor Mikael Rinne

Advisor(s)/Co-supervisors: Prof. Nikolaus A. Sifferlinger, Prof. Bernd Lottermoser

Funding:- 

Abstract:

Financial analysis of earnings and expenditures in mining operations is crucial for the economic evaluation of various commodities, including non-metallic and industrial minerals. The costs associated with mining activities significantly influence the profitability and competitiveness of a company within the same sector. This research aims to identify potential optimisation strategies by conducting a comparative mining cost analysis of a company's European silica sand operations. 

Cost accounting was carried out across thirteen mining sites to categorise expenditures based on their relevance to mining implementation. Cost allocation was performed to determine unit mining costs and operational performance metrics, evaluated on a yearly basis for 2023 and 2024. Three operations were identified as cost outliers in both years. Based on the economies of scale hypothesis, a simple linear regression (SLR) model was applied to investigate the relationship between unit cost and production volume. The statistically significant relationship (p < 0.01) indicated that a 1% increase in production corresponds to a 0.25% decrease in unit cost. Subsequently, a multiple linear regression (MLR) model was employed for enhanced predictive capability. The model demonstrated strong statistical significance (p < 0.0001) across multiple variables for predicting mining costs, with four operations exhibiting higher costs than expected from the regression trend. To assess internal efficiency, data envelopment analysis (DEA) was applied using mining cost as the input and profitability, productivity, and production achievement as outputs. The resulting efficiency scores identified three operations as efficiency frontiers, while another three were found to be inefficient for 2023 and 2024. The results were further compared with technical reports from industrial peers producing silica sand. This benchmarking revealed that cost estimates at three of the company’s operations were higher than those reported by several Australian and an Indian silica sand mining projects.

Based on the findings, four operations were prioritised for optimisation. Strategic optimisation plans include reducing energy consumption, optimising mine planning and pit design, evaluating automation potential, and improving fleet management. In conclusion, this research demonstrates the feasibility of identifying optimisation opportunities through comparative cost analysis.

°Õ±ð°ì¾±Âáä: Nina Mattsson

Valvoja: Prof. Nina Raitanen

Ohjaaja: DI Pieta Haukka (A-INS)

Rahoitus: -

°Õ¾±¾±±¹¾±²õ³Ù±ð±ô³¾Ã¤:

Nykypäivän infrahankkeet perustuvat mallipohjaiseen suunnitteluun, jossa infrarakenteet suunnitellaan ja toteutetaan tietomallintamalla. Algoritmiavusteinen suunnittelu on viime vuosina alalla yleistynyt menetelmä, jossa suunnittelu perustuu ennalta määriteltyihin algoritmeihin eli komentosarjoihin. Algoritmiavusteinen suunnittelu mahdollistaa suunnitteluprosessin automatisoinnin automatisoimalla säännönmukaisesti toistuvia rakenteita, jolloin suunnittelua voidaan tehostaa ja nopeuttaa. Algoritmiavusteisen suunnittelun hyödyntämistä inframallintamisessa erityisesti toteutusmallien luomisessa on tutkittu erittäin vähän tai ei ollenkaan, joten tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia algoritmiavusteisen suunnittelun ja siihen liittyvän ohjelmiston käytön mahdollisuuksia inframallintamisessa ilman, että laadunvarmistus vaarantuu.

Tutkimusmenetelminä käytettiin kirjallisuus-, haastattelu- ja case-tutkimusta. Kirjallisuustutkimus jakautui kahteen osaan: ensimmäisessä käsiteltiin inframallintamista, suunnitelma- ja toteutusmalleja sekä niiden siirtymäprosessia, ja toisessa algoritmiavusteista suunnittelua sekä valittua ohjelmistoa teoriassa. Näitä tietoja hyödynnettiin haastattelututkimuksen kysymysten laadinnassa ja case-tutkimuksen kokoamisessa. Haastatteluiden avulla selvitettiin sekä toteutusmallien laatimisen että algoritmiavusteisen suunnittelun mahdollisia haasteita ja rajoitteita sekä inframallintamisen soveltuvuutta algoritmiavusteiseen suunnitteluun. Case-tutkimuksen tavoitteena oli tutkia, miten algoritmiavusteista suunnittelua voidaan hyödyntää inframallintamisen toteutusmalliprosessin eri vaiheissa.

Haastattelututkimus osoitti, että algoritmiavusteinen suunnittelu ei aiheuta riskejä laadunvarmistuksen näkökulmasta, kun mallit tarkistetaan huolellisesti. Trimble Novapoint ja Autodesk Civil 3D ovat lupaavia vaihtoehtoja tulevaisuuden inframallintamisen ohjelmistoiksi. Case-tutkimuksessa laadittiin toteutusmallin prosessikaaviot, jossa esitetään algoritmiavusteisen ja manuaalisen toteutuksen vaiheet. Näitä kaavioita voidaan hyödyntää tulevaisuudessa erilaisten tie- ja katukohteiden toteutusmallintamisen prosessien kehittämisessä. Algoritmiavusteinen suunnittelu vaatii vielä kehitystyötä, erityisesti tie-, katu- ja väyläsuunnittelussa, mutta yhdistämällä algoritmiavusteisen ja manuaalisen mallintamisen, voidaan prosessin tehokkuutta ja tarkkuutta parantaa. Jatkokehityksessä tulisi keskittyä inframallintamiseen soveltuvien algoritmien kehittämiseen ja henkilöstön koulutukseen.

°Õ±ð°ì¾±Âáä: Bhupendra Basnet 

Valvoja: Prof. Wojchiech Solowski 

Ohjaajat: Dr Jouko Lehtonen and  MSc Antti Perälä

°Õ¾±¾±±¹¾±²õ³Ù±ð±ô³¾Ã¤: 

The increasing demand for renewable energy has led to a growing adoption of solar panels as a sustainable power generation solution. However, in soft soil areas, designing and installing foundation systems for solar panels can be challenging due to the low bearing capacity and settlement problems. This master's thesis presents a comprehensive study on the design of various steel profiles as pile foundations for solar panels in soft soil areas, with a focus on addressing the geotechnical challenges associated with such soil conditions, particularly in Nordic countries such as Finland. The research presents the different solutions as steel pile foundation under soft soil. In addition, the study will analyze and present the spans for the superstructure under various loads. 
The research of this thesis begins with an in-depth review of the existing literature on steel pile foundations and soft soil geotechnical behaviour. The research will review existing literature on the analysis of solar footing in various loading conditions, such as wind, snow, and dead loads, and their effects. In this study, we analyze the different load requirements for solar panel footings to better understand their impact on the structural stability. The research presents the results of various foundation methods, including pile foundations that utilize different numbers of piles for different load conditions. It reviews several design methods and guide­lines for steel pile foundations in soft soil and evaluates their relevance and applicability to foundations for solar panels. 
The report presents spans for superstructure resulting from varying load (i.e., uplifting forces due to wind load) acting in soft soil foundation steel profile and checking of design criteria regarding Eurocode. Similarly, the connection detail between the pile Solar frame is checked according to Eurocode, and the Solar frame is checked according to Eurocode, and the Stand­ard detail of connection is presented. The design framework aims to determine the optimal solution by providing guidelines on pile type, pile spacing, pile embedment depth, and estima­tion of pile capacity. The proposed design framework aims to improve the reliability and sus­tainability of solar panel foundation systems in soft soil areas, facilitating the widespread adoption of renewable energy sources in such geotechnically challenging environments. 

°Õ±ð°ì¾±Âáä:  Samuli Kiuru

Valvoja: professor Wojciech Solowski

Ohjaaja:  DI Jyrki Pihlajamäki, KFS Finland Oy

Rahoitus: Väylävirasto

°Õ¾±¾±±¹¾±²õ³Ù±ð±ô³¾Ã¤:

°Õ±ð°ì¾±Âáä: Matilda Lille

Valvoja: Professor Mikael Rinne

Ohjaaja: MSc. Kalle Hollmén

°Õ¾±¾±±¹¾±²õ³Ù±ð±ô³¾Ã¤: 

Kalliotunneleiden rakentaminen tuottaa hiilidioksidipäästöjä, jotka johtuvat räjähteistä, työkoneista ja kalliolujituksissa käytetyistä materiaaleista. Tässä työssä tutkittiin kalliotunneliprojektien lujitusrakenteiden hiilijalanjäljen pienentämisen mahdollisuuksia. Työ keskittyi erityisesti lujitusrakenteiden suunnittelumenetelmien vertailuun hiilijalanjäljen näkökulmasta. Kirjallisuusselvityksen avulla tutkittiin, kuinka materiaalivalinnoilla voidaan vähentää hiilijalanjälkeä. Työ sisältää myös case-tutkimuksen, jossa mitoitettiin tunnelille lujitusrakenne kolmella eri suunnitelumenetelmällä. Eri suunnittelumenetelmillä mitoitettujen lujitusrakenteiden hiilidioksidipäästöjä sekä kustannuksia vertailtiin. Ensimmäinen suunnittelumenetelmä oli taulukkomitoitus Q-menetelmällä, joka on tällä hetkellä Suomessa yleisin tapa suunnitella kalliolujitusta tunneleihin. Q-menetelmän lisäksi käytettiin avainlohkoteoriaan perustuvaa Unwedge ohjelmaa lujitustarpeen laskemiseen. Laskennat toteutettiin sekä deterministisellä tavalla että luotettavuuteen perustuvalla tavalla. Q-menetelmällä suunnittelu johti tuloksien perusteella ylilujitukseen erityisesti ruiskubetonin suhteen. Tulokset osoittivat, että tarkemmalla laskennalla ja suunnittelutyöllä voidaan säästää sekä hankkeen hiilijalanjäljessä että kustannuksissa.