Modifikasi Metoda Pengujian Kekuatan Helmet Industri Akibat Beban Impak Kecepatan Tinggi

Abstract

Standard procedures of testing industrial safety helmets are carried out by measuring the impact energy absorbed by the test piece impacted by a free fall impactor from a certain height (2 to 3 m). In a certain workplace, such as construction work, there is a possibility ofa foreign object falls down much higher in speed. Assume, if a bolt falls down from a IO story-building which is being constructed the speed may approach up to 30 m/s, Those problems can be solved by developing a strength measurement technique ofhelmet by using two gage methods with compressor impact (KOMPAK). which can reach up to 50 mls in speed. To get various tensile stress intensity, impact distance of striker is arranged and the air pressure is set-up constantly at 0.4 MPa. Three research activities had been done. They were a modification of the set-up of KOMPAK, for material properties testing of non-standard safety helmet (specimen), and strength testing of the safety helmet with indirect measurement method (a two gage method) and direct measurement (using uniaxial and biaxial strain gages pasted at the vicinity of impact location). In this study, modification set-up ofthe KOMPAK was conducted to improve the performance ofthe apparatus. Bar structure is modified from steel to aluminum alloys (AA2024-T3), while test rig is modified to have a smooth sliding contact, and headform is modified with appropriate helmet standard examination. The new set-up is used to test ofnon-standard safety helmets. It is found that the impact stress at parietal side i.e. 82.62 MPa and 64 MPa at the next location (i.e. frontal, temporal, and occipital side). While, incident stress (stresses transmitted into specimen) at parietal side i.e. 9.34 MPa and 7 MPa at next location (i.e. frontal, temporal, and occipital side). It was obtained that the method is easy to be used; the helmets tested gave a very clear response on the magnitude and time of impact in the accordance with the nature ofimpact loading conditions.

Pengujian ketahanan helmet terhadap beban impak telah banyak dilakukan dan terus berkembang, dengan menjatuhkan impaktor dari suatu ketinggian tertentu (2 s/d 3 meter), menggunakan test rig jatuh bebas. Teknik standard ini dipandang tidak efektif bila diaplikasikan pada helmet yang dipakai untuk lapangan kerja konstruksi bangunan bertingkat. Asumsinya, jika diperkirakan sebuah benda jatuh dari gedung berlantai 10 kecepatannya melebihi 30 mls. Untuk menjawab permasalahan di atas, maka dikembangkan teknik pengukuran kekuatan impak helmet menggunakan metode dua gage dengan alat kompressor impak (KOMPAK) yang dapat mencapai kecepatan 50 m/detik. Untuk mendapatkan intensitas tegangan impak yang berbeda-beda, jarak tumbukan batang impak dan tekanan udara diatur bervariasi, pada penelitian ini tekanan udara di set-up konstan pada 0.4 MPa. Ada tiga aktivitas riset dilaksanakan, antara lain modifikasi set-up KOMPAK, menyuji sifat mekanik material helmet industri non-standard (spesimen), dan menguji kekuatan helmet industri dengan metoda pengukuran tidak langsung (teknik dua gage) dan pengukuran langsung (menggunakan uniaxial dan biaxial strain gages yang dipasangkan dekat titik pengimpakan). Modifikasi set-up KOMPAK dilakukan karena masih terdapat kelemahan set-up sebelumnya yaitu pada desain struktur batang, test rig, dan head/arm. Struktur batang dimodifikasi dari material Steel ke Aluminium Alloys (AA2024-T3), test rig dengan daya luncur yang lebih mudah dan head/arm yang sesuai standard pengujian helmet. Dari hasil penelitian dengan menggunakan modifikasi set-up baru KOMPAK dan menggunakan teknik pengukuran dua gage didapat tegangan impak pada lokasi atas 82.62 MPa dan pada lokasi depan, samping, serta belakang adalah 64 MPa. Sedangkan tegangan insiden (tegangan yang diserap spesimen) pada lokasi atas sebesar 9.34 MPa dan 7 MPa untuk lokasi depan, samping, dan belakang. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa set-up teknik dna gage relatif mudah digunakan. Helmet yang diuji memberikan respon beban dan waktu impak (tegangan insiden) sesuai dengan karakteristik pembebanan.