외부 충격을 경감시키는 건설 안전모의 영향성 평가

Evaluation of the Impact of Construction Hard Hats to Reduce External Impact

건설 작업에서 낙하, 비래, 붕괴, 추락 등의 사고가 발생한다. 노동자를 위험으로부터 보호해주는 안전모를 구조해석을 하여 안전모 착용 유무에 따른 위험도를 파악한다. 안전모는 용도, 기능에 따라 A 종, AB 종, AE 종, ABE 종 4가지로 나누어진다. 안전모를 분류하여 강구 충돌시험을 시뮬레이션 한다. 안전모는 보강대가 있는 안전모와 보강대가 없는 안전모로 각각 모델링한다. 머리끈과 안전모 내부의 충격흡수재를 모델링 한다. 낙하물은 지름 50mm 강구로 모델링한다. 사람의 머리는 구 형태로 모델링한다. 충격 해석을 하기 위해 Work Bench에서 Explicit Dynamics로 해석을 한다. 사람의 머리가 몸에 고정되어 있다는 전제하에 사람 머리의 하부모델을 Fixed Support를 설정하고, 낙하물의 속도는 19.8m/s로 설정한다. 낙하물의 초기 속도는 역학적 에너지보존 법칙에 의거하여 구했다. 중력가속도 9.81m/s2 로 설정하고 건물 5층 정도의 높이에 해당하는 20m에서 임의의 질량이 가지는 물체의 위치에너지가 운동에너지로 변환하는 조건으로 초기 속도를 구한다. 머리 중앙과 측면에 충격이 가해진 상황, 안전모를 착용한 머리 중앙과 측면에 충격을 가한 상황 등 5가지 조건에 대하여 해석을 수행한다. 해석결과 안전모를 착용한 것이 안전모를 착용하지 않았을 때에 비해 머리에 전해지는 충격이 약 95% 정도 감쇠한다는 결과를 얻었다. 현장에서는 안전모를 필수적으로 착용해야하는 이유를 해석적으로 증명한다

Accidents such as falling, flying, collapsing, and falling occur in construction work. Structural analysis of the safety helmet that protects workers from danger is carried out to determine the level of risk depending on whether the helmet is worn or not. The safety helmet is divided into four types, namely A, AB, AE, and ABE, depending on the use and function. Classify hard hats to simulate a steel ball crash test. The safety helmet is modeled as a hard hat with a reinforcing bar and a hard hat without a reinforcing bar, respectively. Model the shock absorber inside the headband and safety helmet. The falling object is modeled as a 50mm diameter steel ball. The human head is modeled in the shape of a sphere. In order to perform impact analysis, it is analyzed with Explicit Dynamics in Workbench. Assuming that the human head is fixed to the body, the lower model of the human head is set to Fixed Support, and the speed of the falling object is set to 19.8 m/s. The initial velocity of the falling object was obtained according to the law of conservation of mechanical energy. Set the gravitational acceleration to 9.81 m/s2 and find the initial velocity under the condition that the potential energy of an object with an arbitrary mass is converted into kinetic energy at 20 m, which corresponds to the height of the 5th floor of a building. Analysis is performed on five conditions, such as a situation in which an impact is applied to the center and side of the head, and a situation in which an impact is applied to the center and side of the head wearing a safety helmet. As a result of the analysis, it was found that wearing a safety helmet reduces the impact to the head by about 95% compared to when not wearing a safety helmet. In the field, it is analytically proven why it is essential to wear a hard hat.