PERANCANGAN PENYANGGA SISTEM MAGNET SIKLOTRON PROTON 13 MeV

PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 27 Juli 2011

PERANCANGAN PENYANGGA SISTEM MAGNET SIKLOTRON PROTON 13 MeV Setyo Atmojo Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan-BATAN, Babarsari Yogyakarta 55281 E-mail:[email protected]

ABSTRAK PERANCANGAN PENYANGGA SISTEM MAGNET SIKLOTRON PROTON 13 MeV. Pusat Penelitian Teknologi Akselerator dan Proses Bahan PTAPB merencanakan membuat Siklotron yang diharapkan tahun 2019 telah selesai. Salah satu bagian sistem siklotron adalah sistem magnet yang terdiri dari magnet dan yoke. Untuk pengkonstruksian bagian tersebut perlu suatu penyangga. Konstruksi penyangga terdiri dari: kolom, pelat penyangga, pelat penahan, dan pelat kaki. Untuk keperluan tersebut telah dilakukan kegiatan perancangan, perhitungan kolom didasarkan pada beban sentris yang bekerja dan momen bengkok yang terjadi. Pemasangan kaki penyangga pada yoke menggunakan baut, penyambungan kolom pada pelat kaki dan pelat penyangga menggunakan las. Dari data diperoleh berat sistem magnet 32000 kg, lebar yoke 1400 mm, dan panjang yoke 2560 mm. Hasil perancangan diperoleh: jumlah kaki penyangga 4 buah, kolom dari jenis baja dengan diameter 15 cm, pelat penahan dan pelat kaki dari baja St 37 dengan lebar 35 cm panjang 35 cm dan tebal 38 mm, baut pengikat dari bahan baja St 37 dengan ukuran M36, kedalamanan ulir baut pada yoke 70 mm dengan ukuran M36.

ABSTRACT DESIGN OF MAGNET SYSTEM BUFFER OF PROTON CYCLOTRON 13 MeV. Technology Accelerator and Materials Processes Research Center PTAPB plan to build a cyclotron type of is expected to completed in 2019. One of the cyclotron system is a system consisting of magnets and magnet yoke. For the construction of these parts need to be a buffer. Construction of a buffer consisting of: column, buffer plate, retaining plate, and plate legs. For the purposes of design activities has been carried out, the calculation of the column is based on the centric load and bending moment that happen. Mounting foot buffer on the yoke bolts, connecting the columns at the foot plate and buffer plate using welding. From the data obtained magnet system weight 32 000 kg, yoke width is 1400 mm and yoke length is 2560 mm. Design results obtained: the number of foot buffer is 4 pieces, the columns made from steel with 15 cm of diameter, the retaining plate and foot plate of steel St. 37 with a width of 35 cm length 35 cm and 38 mm of thickness, bolt fastener of steel St 37 with M36 size, threaded bolts on the yoke is 70 mm of depth with M36 size.

PENDAHULUAN

P

usat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan PTAPB-BATAN merupakan institusi yang bertugas untuk melakukan kegiatan penelitian dan pengembangan akselerator untuk kesejahteraan masyarakat baik dalam bidang pangan, industri maupun kesehatan. Dalam bidang kesehatan

Buku I hal 38

akselerator antara lain dapat digunakan untuk sterilisasi alat kedokteran dan memproduksi radio isotop yang dapat digunakan untuk mendeteksi penyakit kanker. Pada saat ini kanker merupakan penyebab kematian nomor dua setelah penyakit kardiofaskuler. Dengan mendeteksi secara dini akan dapat dikurangi angka kematian akibat penyakit kanker tersebut. Salah satu jenis

ISSN 1410 – 8178

Setyo Atmojo


akselerator yang dapat digunakan untuk memperoduksi isotop adalah siklotron. Siklotron merupakan alat mempercepat partikel dengan lintasan melingkar(3). Sejak tahun 2009 PTAB-BATAN telah melakukan kajian pengembangan teknologi siklotron untuk kepentingan kesehatan. Salah satu bagian dari siklotron adalah horisontal mekanik sistem magnet yang berfungsi untuk menempatkan kutub magnet dan yoke bagian atas dan bawah serta sebagai penyangga. Untuk keperluan membuka tabung Siklotron, keping kutub magnet beserta yoke bagian atas tersebut dapat digerakan atau diangkat ke atas dengan menggunakan dua buah dongkrak hidrolik. Dengan sistem hidrolik pengangkatan dapat dilakukan dengan mudah dan ringan. Sedangkan ketika tabung siklotron ditutup, maka yoke bagian atas dapat terpasang dengan sempurna dan sangat akurat dengan menggunakan bantuan smart pelurus (dowels). Dan fungsi pengangkatan magnet dan yoke bagian atas juga untuk mempermudah perawatan siklotron. Sesuai tugas PTAPB-BATAN untuk dapat membangun siklotron yang diharapkan tahun 2019 prototipe telah selesai, maka pada kegiatan ini dilakukan perancangan sistem penyangga magnet. LANDASAN TEORI Bentuk Kontruksi Mekanik Sistem Magnet Kontruksi mekanik sistem magnet untuk Siklotron Proton 13 MeV dirancang dengan bentuk seperti pada gambar 1, yang terdiri dari bagian yoke bagian atas, yoke bagian bawah, tabung hidrolik dan kaki penyanga/kolom. 1 2 3 4 Keterangan : 1. Yoke atas 2. Pengangkat hidrolik 3. Yoke bawah 4. Penyangga Gambar 1. Mekanik Sistem Magnet Siklotron Proton 13 MeV Yoke bagian atas dapat diangkat dan diturunkan dengan bantuan pengangkat hidrolik dengan tujuan untuk mempermudah proses perawatan, pada yoke bawah terdapat kaki (kolom) Setyo Atmojo

penyangga yang dibuat dari baja. Pada ujung kaki bagian bawah terdapat pelat kaki yang berfungsi untuk membagi dan meratakan tekakan sehingga lantai/pondasi dapat menyangga Silotron dengan aman. Kolom dan yoke bagian bawah disatukan dengan sambungan baut sedangkan pelat penyangga dengan kolom disatukan dengan las. Demikian juga antara pelat kaki dan kolom disambung dengan las, kalau dengan pelat penyangga dan pelat kaki disambung las. Titik Berat Untuk kegiatan instalasi maupun perawatan yoke atas perlu dilakukan pengangkatan keatas, dengan demikian titik berat siklotron akan bergeser keatas. Adapun letak titik berat dapat dihitung dengan persamaan berikut (2) : xc =

Σ∆Α x Α

(1)

yc =

Σ∆Α y Α

(2)

Dengan : = jarak titik berat dari titik referensi sumbu x = jarak titik berat dari titik referensi sumbu y A = berat seluruh elemen ΔA = berat elemen = jarak titik berat elemen dari titik referensi sumbu x = jarak titik berat elemen dari titik referensi sumbu y Pengaruh Gempa Pada Siklotron Getaran yang disebabkan oleh terjadinya gempa akan mengakibatkan percepatan horizontal dan percepatan vertikal, jika percepatan horizontal terlalu besar memungkinkan siklotron dapat roboh, dan jika percepatan vertikal yang terlalu besar memungkinkan pondasi rusak. Besarnya gaya K yang terjadi akibat adanya percepatan dapat dihitung dengan persamaan berikut (6) : K=m.a (3) Dengan : K = gaya (Newton) m = massa (kg) a = percepatan (m/s2) Jika pada salah satu titik tumpuan pelat kaki terjadi momen gaya horizontal Mh lebih besar dibandingkan dengan momen berat siklotron Mb, maka siklotron akan roboh, atau untuk stabil ditentukan dengan persamaan berikut : Syarat setabil (4)

ISSN 1410 – 8178

(5)

Buku I hal 39


Dengan : Mb Mh Kh G ℓ

= = = = = =

momen berat siklotron momen gaya horizontal gaya horizontal berat siklotron jarak gaya dengan tumpuan jarak gaya Kh pada lantai

DISTRIBUSI BEBAN PENYANGGA

PADA

SISTEM

Untuk melakukan perhitungan dilakukan pembahasan terhadap gaya yang bekerja pada sisi pendek dimana batang pengangkat hidrolik ditempatkan. Hal ini disebabkan untuk mempermudah penyelesaian masalah, yaitu pada sisi tersebut berat yoke bagian bawah dapat dipandang sebagai beban merata dan beban yoke atas yang bekerja pada batang hidrolik sebagai beban memusat, beban merata adalah beban tiap satuan panjang yang dihitung dengan persamaan sebagai berikut (2) :

Dengan B adalah berat komponen dan adalah panjang komponen. Kecuali itu pada arah sisi memanjang besarnya momen yang bekerja pada kolom dapat diperkecil dengan cara mengatur jarak kolom dari sisi tepi. Untuk perhitungan, kontruksi tersebut dipandang sebagai kontuksi statis tak tentu. Adapun sistem gaya yang bekerja pada kontruksi dapat dilihat pada gambar 2 dan gambar 3.

Dengan : σ = ω= F = A = M W= σ=

tegangan yang terjadi faktor tekuk gaya yang bekerja pada tiap kolom luas penampang kolom = momen yang bekerja pada kolom momen tahanan bengkok kolom tegangan ijin kolom

Menentukan Factor Tekuk (ω) Untuk menentukan faktor tekuk dilakukan tahapan sebagai berikut : 1. Mentukan panjang tekuk , untuk kontruksi = 0,7 kali tinggi kolom. tersebut diatas 2. Menentukan jari-jari girasi

(9)

I adalah momen inersia yaitu untuk penampang bulat dengan diameter D besarnya I = 0,02D4, dan A adalah luas penampang yang besarnya A = 0,785D2. 3. Menentukan besarnya kelangsingan (10) 4. Dengan bantuan Tabel kontruksi baja akan didapat hubungan antara dan faktor tekuk. Perhitungan Pelat Kaki Pelat kaki yang menerima beban sentris dan momen untuk pelat yang ukuran sisinya sama maka tegangan yang terjadi dapat ditentukan dengan persamaan berikut (5): (11) (12) = tegangan maximum Dengan :σ max = tegangan minimum σ min F = gaya statis M = momen ℓ = panjang sisi pelat kaki Tebal pelat kaki dapat dihitung dengan persamaan (5):

Gambar 2 : (a) Sistem beban merata

(13) Dengan S adalah tebal pelat kaki, a adalah jarak sisi tepi pelat ke kolom, σd adalah tegangan tekan lantai yang diijinkan, σi adalah tegangan pelat ijin.

Gambar 3. Sistem Beban Memusat Perhitungan Kaki Penyangga Kaki penyangga akan menerima beban dari berat yoke atas dan yoke bawah serta segala peralatan yang ada pada kedua komponen tersebut Kolom penyangga kekuatannya memenuhi syarat apabila memenuhi persamaan berikut ini (2): (8) Buku I hal 40

Perhitungan Sambungan Las Sambungan las pada pelat penyangga menerima beban sentris F dan momen beban merata Msa dan momen beban memusat Msb. Penampang las berbentuk cicncin dan sayap seperti Gambar 5. Tebal las t ditentukan, diameter lubang cincin adalah d sama dengan diameter kolom dan diameter cincin luar D = d + 2t, panjang sayap las adalah u dan jarak antara titik berat sayap ds, maka:

ISSN 1410 – 8178

Setyo Atmojo


Luas sayap las

As = u . 2t

(14)

Momen tahan cincin

Wc

(15) (16) (17)

Kontruksi sambungan las pada penyangga, disajikan Gambar 4 dan Gambar 5.

Msb adalah momen beban memusat, adalah beban memusat. Momen keseluruhan yang diterima adalah Ms yang besarnya sebagai berikut: Ms = Msa + Msb Jumlah momen jepit ditahan oleh sambungan las pada pelat penyangga dan oleh sambungan baut pada yoke yang berupa momen bengkok. Sambungan las dapat diasumsikan merupakan bagian kolom yang yang berbentuk cincin dengan diameter dalam adalah diameter kolom dan diameter luar terbentuk karena tebal las. Dengan Wl = momen tahanan bengkok las,. Jika tegangan las yang diijinkan adalah σi maka kekuatan las ditentukan dengan persamaan berikut (5) : (20) M = Wl. σi Tebal las perlu dibatasi agar pada pelat tidak terjadi perubahan bentuk yang berlebihan akibat perlakuan panas las dan akibat tegangan sisa las. Sambungan Baut Jumlah baut pengikat masing-masing kolom adalah 4 buah, beban yang diterima baut ditentukan dengan persamaan (5):

Gambar 4. Sambungan las pada kolom

Dengan M adalah momen yang terjadi akibat beban merata, beban memusat dan momen yang disebabkan oleh gempa, adalah jarak baut. Ukuran ulir ditentukan dengan persamaan : (23) 2

Dengan dt adalah diameter teras baut dan adalah tegangan tarik yang diijinkan. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 5. Potongan melintang las pada pelat penyangga Pada sambungan kolom dengan yoke bawah terjadi momen jepit disebabkan oleh beban merata yoke bawah dan beban memusat yoke atas. Besarnya momen jepit beban merata pada tiap kolom adalah Msa yang dapat dihitung dengan persamaan berikut (2): (18) Dengan Msa adalah momen jepit beban merata, q adalah beban merata (kg/cm) dan adalah panjang beban atau lebar yoke. Dan akibat beban memusat (P) terjadi momen jepit yang besarnya ditentukan oleh persamaan berikut (2) : (19)

Setyo Atmojo

1 Data Konstruksi Konstruksi mekanik sistem magnet didesain dengan ukuran sebagai berikut Berat yoke bagian atas dan perlengkapan G1 = 12.000 kg Berat yoke bagian bawah dan perlengkapan G2 = 20.000 kg Panjang yoke L = 2560 mm Lebar yoke L2 = 1400 mm = 700 mm Tinggi kaki (kolom) Tinggi maksimal saat yoke atas diangkat h = 2360 mm 2. Perhitungan Titik Berat Pada saat yoke atas diangkat maka titik berat dari siklotron akan berubah, adapun gambar siklotron saat diangkat seperti tertera pada gambar 6.

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal 41


Gambar 6. Titik berat siklotron saat yoke atas diangkat Kesimpulan bahwa momen horizontal Mh = 35.600 kg cm dan momen berat siklotron Mb = 224.000 kg cm sesuai dengan persamaan (4) : Mb > Mh maka saat terjadi gempa siklotron dalam keadaan stabil (tidak roboh).

Denganpersamaan

3. Perhitungan Faktor Gempa Data seismograf yang tercatat bidang reaktor PTAPB – BATAN bahwa percepatan maksimum akibat gempa yang terjadi adalah 0,01 pada arah horizontal. Untuk m/s2 menyederhanakan perhitungan percepatan vertikal dibuat sama dengan percepatan horizontal sebesar 6 kali yaitu a = 0,06 m/s2. Sesuai persamaan (3) gaya gempa horizontal Kh dan vertikal Kv sebagai berikut : Kh = Kv = m.a = 32.000 kg . 0,06 m/s2 = 1920 Newton = 200 kg. Momen horizontal karena faktor gempa dapat dihitung dengan persamaan (5) Mb = ½ G.l = ½ . 32.000 . 140 kg cm = 224.000 kg cm. Momen horizontal dapat ditentukan dengan persamaan (6): Mh = Kh . yc = 200 kg . 178 = 35.600 kgcm, Momen pada tiap kolom : Mh1 = 35.600/2 = 17.800 kg cm

Buku I hal 42

5. Ukuran Kolom Untuk merancang kolom perlu dilakukan perhitungan sebagai berikut : 1. Beban sentris 2. Beban sentris tambahan oleh gempa Kv = 200 kg, tiap kolom Kv1 = 50 kg 3. Gaya horizontal Kh = 200 kg. 4. Momen maximum akibat gempa pada kolom Mh1 = 17.800 kgcm 5. Berat beban merata menurut persamaan (7) :

6. Momen beban merata Msa menurut persamaan (18):

7. Momen beban persamaan (19) :

ISSN 1410 – 8178

memusat

Msb

menurut

Setyo Atmojo


8. Jumlah momen pada kolom :

9. Jumlah beban sentris F pada kolom :

10. Besarnya tegangan persamaan (8):

σ

ditentukan

dengan

Untuk konstruksi kolom dipilih baja St 37 dengan faktor keamanan 6, maka σi = 3700/6 = 616 kg/cm2. Untuk itu dilakukan perhitungan pada 3 jenis ukuran kolom yaitu D1 = 12,5 cm, D2 = 15 cm dan D3 = 16,5 cm. dengan menggunakan persamaan 8 sampai dengan 10, hasil perhitungan dapat ditabelkan sebagai berikut :

Tabel 1 Hasil perhitungan kolom Diameter (D)

12,5 cm

15 cm

16,5 cm

Beban sentris (F)

8050 kg

8050 kg

8050 kg

Momen (M)

180.800 kg cm

180.800 kg cm

180.800 kg cm

Luas (A)

123 cm2

176 cm2

214 cm2

Momen Tahanan (W)

195 cm3

337,5 cm3

449,2 cm3

Jari-jari girasi ( )

3,2

3,7

4.1

Kelangsingan (λ)

21,9

19

17

Faktor tekuk (ω)

1,01

1

1

Tegangan (σ)

1535 kg/cm2

582 kg/cm2

440 kg/cm2

Dari Tabel 1, dapat diketahui bahwa kolom dengan ukuran diameter 15 cm memenuhi syarat dan mempunyai nilai yang paling optimal dengan tegangan σ = 582 kg/cm2 dan dibawah tegangan ijin σi = 616 kg/cm2 maka konstruksi ini aman digunakan. 6. Ukuran Pelat Kaki Pelat Kaki Kolom Pelat kaki menerima beban sentris (F) dan momen horizontal (Mh) yang disebabkan oleh gempa. Besarnya F = 1050 kg dan Mh = 17.800 kg cm. tekanan bidang lantai yang diijinkan adalah(4) σdi = 10 kg/cm2. Ukuran pelat kaki ditentukan lebar L = 35 cm. tegangan tekan σ yang terjadi dapat dihitung dengan persamaan :

σmin = (6,6 – 2,5) kg/cm2 = 5,3 kg/cm2 karena σmax < σdi (konstruksi aman) Tebal

pelat

kaki

ditentukan

dengan

persamaan (10) : = 2,3 cm Untuk itu tebal pelat kaki dibuat 25 mm atau 1 inchi. 7. Sambungan ulir Pengikat Antara yoke bawah dan pelat penyangga disambung dengan ulir, bahan ulir St 37 dengan angka keamanan 7 besarnya . Jumlah ulir pengikat 4 buah dengan jarak masing-masing ulir lb = 23 cm. beban yang ditahan tiap ulir P dapat dihitumg dengan persamaan (22) sebagai berikut :

M = 2P .lb atau σmax = (6,6 + 2,5) kg/cm = 9,1 kg/cm 2

Setyo Atmojo

2

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal 43


Luas penampang las

Ukuran diameter ulir dapat dihitung dengan persamaan (23) sebagai berikut :

Tegangan las σi = 80 % x σ = 0,8 x 616 kg/cm2 = 490 kg/cm2.

Ulir dibuat M36 dengan dt 31,6 mm.

Karena σ < σi maka konstruksi aman. 7. Perhitungan Pelat Penyangga Pelat penyangga dan kolom disambung dengan las, tebal las t = 1 cm. agar tidak terjadi perubahan bentuk yang relatif besar karena faktor pengelasan tebal pelat S dibuat kurang lebih 4 kali tebal las, S = 3,8 cm atau 1 ½ inch. Sesuai gambar 5 daerah berbahaya diprediksikan pada daerah A-B secara grafis berjarak n = 6 cm dari sumbu ulir. Momen yang bekerja pada daerah A-B adalah : M = P . n = 3930 kg x 6 cm = 23.580 kg cm. Momen tahanan A - B adalah Wab : Wab = 1/6 .S2.m = 1/6.(3,8)2.19cm3 = 45,7 cm3. Tegangan . Karena σ < σi maka konstruksi aman. 8. Ukuran Sambungan Las a. Sambungan Las Sambungan las pada pelat penyangga menerima beban sentris F= 1050 kg dan momen M = 180.800 kg cm. penampang las berbentuk cincin dan sayap. Tebal las ditentukan 1 cm. Diameter lubang cincin d1 sama diameter kolom d = 15 cm dan diameter cincin luar D = d + 2t = 17 cm. panjang sayap las u = 8 cm, jarak titik berat antara sayap ds = 23 cm, luas sayap las A = u . 2t

Buku I hal 44

9. Pembahasan Dalam perancangan penyangga sistem magnet konstruksi ditentukan dari baja jenis St 37 dengan faktor keamanan 6 maka besarnya tegangan yang diijinkan σi = 616 kg/cm2. Untuk suatu konstruksi dengan kondisi diam besarnya faktor keamanan adalah 4, sedangkan untuk konstruksi beban berubah faktor keamanan 8, untuk konstruksi Siklotron termasuk jenis konstruksi dengan beban berubah, yaitu pada saat yoke atas dinaikkan atau saat diturunkan dengan kecepatan kurang lebih V=0,1 m/s. Untuk bergerak dari nol menuju kecepatan 0,10 m/dt dan sebaliknya diperlukan gaya percepatan atau gaya perlambatan, dan gaya tersebut akan menyebabkan terjadinya beban berubah. Karena faktor kecepatan yang relatif kecil maka konstruksi diperhitungkan dengan faktor keamanan 6. Bencana alam yang berupa gempa bumi akan dapat merusak suatu bangunan fisik yang berupa retak konstruksi atau robohnya suatu bangunan. Pada perancangan ini telah dipertimbangkan terhadap kerusakan akibat gempa. Gempa akan menimbulkan efek percepatan vertikal dan horizontal, data gempa yang tercatat pada bidang Reaktor PTAPB-BATAN Yogyakarta menunjukkan bahwa gempa terbesar yang pernah terjadi mengakibatkan percepatan kearah horizontal ah = 0,01 m/s2, sedangkan pada arah vertikal lebih kecil. Untuk perhitungan konstruksi percepatan diambil 6 kali dari percepatan maksimal yaitu dibuat ah = 0,06 m/s2 dan percepatan vertical av = 0,06 m/s2. Beban sentries pada tiap kolom adalah berat siklotron dibagi empat yaitu F1 = 8000 kg, dan akibat percepatan arah vertical av = 0,06 m/s2 maka beban kolom menjadi F = 8050 kg; sedangkan dengan percepatan horizontal ah maka

ISSN 1410 – 8178

Setyo Atmojo


akan bekerja gaya Kh = 200 kg dan untuk tiap kolom Kh1 = 100 kg. Pada saat posisi Yoke diangkat pada posisi paling tinggi maka momen horizontal dari jarak titik tumpuan pelat kaki adalah Mh = 35600 kg cm, dan besarnya momen berat Yoke adalah Mb = 22400 kg cm. karena Mb > Mh maka kondisi siklotron stabil (tidak roboh). Kolom penyangga dibuat dari baja pejal St 37; keuntungan kolom dibuat dari baja pejal ialah bahwa kerusakan kolom akibat korosi hanya terjadi pada satu sisi yaitu pada sisi luar, sedangkan jika dibuat dari pipa terjadinya korosi pada dua sisi yaitu sisi bagian dalam dan sisi bagian luar pipa. Sedangkan keuntungan kolom dibuat dari jenis pipa ialah dengan ukuran momen tahan bengkok yang sama berat pipa lebih kecil dibandingkan bahan pejal. Pada konstruksi penyangga dipilih kolom jenis pejal dengan pertimbangan lebih aman terhadap faktor korosi udara yang hanya terjadi pada bagian sisi luar. Perhitungan kolom dilakukan pada 3 jenis ukuran yaitu diameter : D1 = 12,5 cm, D2 = 15 cm, dan D3 = 16,5 cm. hasil perhitungan disajikan pada tabel 1. Dari tabel terlihat bahwa kolom dengan ukuran D = 12,5 cm tidak memenuhi syarat karena σ < σi dan untuk D = 15 cm memenuhi syarat karena σ < σi dan untuk D = 16,5 cm memenuhi syarat karena σ < σi. Dilihat nilai optimasi maka dipilih kolom dengan D = 15 cm σ = 580 kg cm. mendekati σi, sedangkan kolom dengan D = 16,5 cm over disain karena σ = 425 kg/cm2 ( terlalu kecil dibandingkan σi) Beban yang bekerja pada pelat kaki adalah beban sentries dari berat Siklotron F1 = 8000 kg, ukuran pelat kaki dibuat dengan lebar sisi masingmasing lebar L=35 cm. maka besarnya tegangan tekan pada lantai adalah 6,6 kg/cm2. Pada saat yoke atas diangkat pada posisi maksimal dan terjadi gempa maka terjadi momen horizontal Mh = 35600 kg/cm2, momen ini menimbulkan tegangan maksimum pada lantai sebesar σmak = 9;1 kg/cm2 karena σmak < σi maka konstruksi lantai beton tetap aman walaupun terjadi gempa. Pelat penyangga dan kolom disambung dengan las tebal t=10 mm. pada proses pengelasan dapat menyebabkan pelat menjadi melengkung, perubahan tersebut karena adanya suhu yang tinggi dan tegangan sisa las. Untuk mengatasi masalah tersebut salah satunya dengan membuat ukuran tebal pelat S = + 4t yaitu S = 38 mm atau 1 ½ inci. Semakin tebal pengelasan maka panas pada pelat semakin tinggi dan tegangan sisa semakin besar,

Setyo Atmojo

untuk mengatasi pelengkungan juga dapat dilakukan dengan teknik pengelasan menyebar (tidak terkonsentrasi pada satu titik) dan tebal las dibuat secara bertahap : jika terjadi pelengkungan akan menurunkan mutu sambungan. Sesuai Gambar 5 maka daerah berbahaya adalah A - B akan menerima tegangan σ = 515 kg/cm2 , karena σ < σi, dengan demikian pelat penyangga mampu menerima beban dan dapat di instalasi dengan baik dan aman digunakan. Sambungan pelat penyangga dan kolom menggunakan sambungan las tebal t = 1 cm, tegangan ijin las σi = 490 kg/cm2. Untuk meningkatkan efektifitas sambungan pada pelat penyangga diberi sayap las dengan fungsi dapat meningkatkan luas penampang las dan momen tahan las. Jika sambungan tanpa sayap ( bentuk cincin ) maka akan didapat luas penampang las 47 cm2 dan Wcincin.=248 cm3, sebesar Acincin = dan jika diberi sayap las sepanjang 8 cm maka luas las Asayap = 79 cm2, dan Wl = 616 cm3. Dari hasil perhitungan konstruksi sambungan las tanpa sayap σ = 901 kg/cm2 karena σ> σi, maka tidak memenuhi syarat. Sambungan las dengan sayap σsayap = 395 kgcm2 karena σ < σi sambungan las tersebut memenuhi syarat. Ulir pengikat berfungsi menyambung antara pelat penyangga dengan Yoke bawah. Jenis ulir yang digunakan adalah ulir metris, hal ini dengan pertimbangan bahwa ulir tersebut\mempunyai jenis ukuran yang lebih banyak dibandingkan dari jenis ulir withwort. Dalam perancangan ulir dibuat dari St 37, karena faktor bentuk ulir yang berupa alur segitiga lancip 30o maka kemungkinan dapat terjadi konsentrasi tegangan, maka untuk meningkatkan keamanan dirancang dengan angka keamanan 7, maka σi = 530 kg/cm. dari hasil perhitungan diperoleh ukuran ulir M 36 dengan tegangan σ yang terjadi σ = 528 kg/cm2) karena σ < σi maka ulir aman. Tabel 1 Spesifikasi Penyangga Sistem Magnet. No

Nama

1 Kolom

Bahan

Ukuran

Baja St 37 Diameter 15 cm

2 Pelat Penyangga Baja St 37 3,8 cm × 35 cm × 35 cm 3 Pelat Kaki

Baja St 37 3,8 cm × 35 cm × 35 cm

4 Ulir Pengikat

Baja St 37 Metris M36

5 Las

Rb

ISSN 1410 – 8178

Tebal 10 mm

Buku I hal 45


KESIMPULAN Dari perancangan ini dapat disimpulkan hasil-hasil perhitungan dalam data teknis perancangan sebagai berikut : 1. Dimensi system magnet siklotron proton 13 MeV yang ditumpu penyangga dengan ukuran : panjang 2560 mm, lebar 1400 mm dan berat 32.000 kg. 2. Jumlah penyangga 4 buah dari jenis baja St 37 dengan diameter 15 cm. 3. Ukuran pelat penyangga dan pelat kaki dibuat sama, dengan masing-masing lebar 35 cm, panjang 35 cm dan tebal 38 mm dari jenis baja St 37. 4. Baut pengikat antara kaki penyangga dan yoke dari ssstem magnet menggunakan baut dari jenis baja St 37 dengan ukuran M36. 5. Sambungan pelat penyangga dan pelat kaki pada kolom menggunakan sambungan las dengan tebal 10 mm. 6. Dari hasil perancangan dihasilkan gambar kerja seperti terlampir UCAPAN TERIMA KASIH Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :Ir Slamet Santoso, Drs Djoko Sp, Bambang Lusmiyanto SST, Soleh Muda’i, yang telah memberikan bantuan sehingga tulisan ini dapat selesai. DAFTAR PUSTAKA 1. Asril, Ilmu Bangunan Pesawat, H Stam, Jakarta, 1952. 2. Daryanto, Mekanika Bangunan, Bumi Aksara, Jakarta, 2001. 3. Hari Suryanto, Komponen Utama Siklotron, Diktat Pelatihan Bersama, BATAN-RSKD, 2008. 4. Mohd Taib Sutan Sa’ti, Polyteknik,PT. Bale Bandung, Bandung, 1986. 5. Oentoeng, Kontruksi Baja, Andi, Yokyakarta, 2004. 6. Tippler, Fisika, Erlangga, Jakarta 1998.

Buku I hal 46

TANYA JAWAB Suprapto  Dalam abstark berat sistem magnet 3000kg, yang benar jauh lebih besar dari yang tertulis tersebut, tolong dikoreksi dan di konsultasikan dengan Ir. Slamet Santosa M.Sc dan perhitungan/perencanaannya di koreksi  Bahan baut yang dihubungkan ke yoke magnet harus berbahan sama dengan yoke magnet, karena jika tidak sama akan mempengaruhi kemagnetan. Mohon penjelasan dan di revisi perhitungannya Setyo Atmojo  Terimakasih atas koreksi pada abstrak, berat magnet bukan 3000kg tetapi yang benar adalah 32000kg dan saran untuk berkonsultasi akan saya laksanakan  Saran saudara untuk mengkoreksi perhitungan baut akan saya lakukan, terimakasih Umar Sahiful Hidayat  Apakah sudah dipertimbangkan aspek kestabilan alat, mengingat berat 32 ton sangat berpotensi bahaya  Sudahkan dipertimbangkan faktor keselamatan desain antara hasil perhitungan dengan pemilihan dimensi bahan Setyo Atmojo  Aspek kestabilan telah saya perhatikan dengan memberi baut pengikat pada pelat lantai dengan pondasi (memberi baut angker), dan untuk lebih jelas kestabilan pengaruh gaya luar (akibat gempa) akan saya tambahkan uraiannya, terimakasih  Faktor keselamatan desain telah kami pertimbangkan yaitu pemilihan ukuran bahan tidak semata mengacu pada optimasi penggunaan bahan melainkan mengacu pada kemudahan pembuatan, kemudahan perawatan dan peningkatan keamanan.

ISSN 1410 – 8178

Setyo Atmojo


LAMPIRAN

Setyo Atmojo

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal 47


Buku I hal 48

ISSN 1410 – 8178

Setyo Atmojo

PERANCANGAN PENYANGGA SISTEM MAGNET SIKLOTRON PROTON 13 MeV

Recommend Documents