羽子板の連結ボルトを取り付けるには？

質問

ホームセンターでツイン羽子板2枚とＭ12連結ボルトを買ってきました。この連結ボルトは両端にネジが切ってありナットがひとつづつ付いています。この部分の締め付けはナットだけで良いのでしょうか？平、スプリングワッシャーを別途購入した方が良いのでしょうか？ダブルナットでの緩み止めは必要ないのでしょうか？お詳しい方取り付けのアドバイスをお願い致します。

回答No.6

ORUKA1951 · ベストアンサー

No.2,No.4です。
原点に戻って説明しておきます。建築科や機械科の授業で説明する時に使用している私物データですが、整理して説明しておきます。
まず、
(1)ネジの仕組みですが、これは斜面を使って物を引き上げるときの力関係を復習してください。(中学校の理科)
　小さな力で重いものを持ち上げるために斜面(スロープ)を使いますが、それがネジです。
　　そして、斜面を滑り落ちないためには摩擦力が必要ですが、摩擦力は静止摩擦係数に斜面に垂直な荷重を掛け合わせたものになります。
　　また、金属(高校の化学の金属結合)の特性として大きな負荷がかかると塑性変形してしまうことや、金属同士が融着して強い摩擦を示すことが負荷がかかっていると緩まない原理です。
(2)ネジの素材には（塑性変形や破断するまでの間は）弾性があるため、締め付けられたら、ボルト自身の張力が材料を締め付けると同時に
(3)ナットの緩みを防止する作用をします。
(4)金属部材を固定するときは、部材の変形や振動によって緩まないようにスプリングワッシャでこの締結力をカバーします。
[補足]
　鉄骨の組み立てに使用するハイテンションボルトは、鉄骨の溶接に変わる接合方法ですが、その際に鉄骨同士が重なる部分は塗装せずに表面を研磨した状態で強い力で締め付ける必要があります。そのために抗張力ボルトをたくさん使用しますが、すべてが均一にかつ強く締め付けられている必要があるので、抗張力ボルトを使用します。
　ワッシャはスプリングワッシャでは、円周の一部にしか負荷がかかりませんから、ナットが斜めになり期待した効果が現れませんから、ドーム上のスプリングワッシャを使用します。

(5)木材の場合は、金工と異なり大きなワッシャを使用しますが、お分かりのように木には大きな弾性はありませんし、簡単に変形していしまいますから、大きなワッシャを使用して木の弾性をこの締結力に使用します。木自体がスプリングワッシャの代用になります。ワッシャが大きいのは、面積が半径の二乗に比例するからです。単純計算しても直径12mmのワッシャと一辺24cmの角ワッシャでも穴径が9mmでしたら、１０倍の面積になります。

(6)ダブルナットは、ふたつのボルトを反対方向に締め付けあうことによって、ネジ山ドオシの接触圧を高めて緩まなくする手法です。
　緩めたり締め付けるためにふたつのスパナが必要になることや、座グリしてナットやボルトを埋め込んだ場合には使用できない欠点がありますが、確実な固定方法です。

[補足]
　異なる材質のボルトとナット、ワッシャなどを組み合わせると、それぞれの金属のイオン化電位が異なるため、電解質を含んだ水がかかると錆が発生します。--イオン化傾向の差による電食---[高校の化学]--ゆとり世代以外は中学校でも習っている。

★以上、ネジを扱うときの基礎知識です。建築であろうと機械だろうと、最低限必要な知識です。
＞この部分の締め付けはナットだけで良いのでしょうか？
　できるだけ大きなワッシャを使いましょう。
＞平、スプリングワッシャーを別途購入した方が良いのでしょうか？
　スプリングワッシャは不要です。
＞ダブルナットでの緩み止めは必要ないのでしょうか？
　使用可能なら使っても良いでしょう。
　最近はネジロックとかロックタイトと呼ばれる嫌気性接着剤( https://www.google.co.jp/search?q=%E5%AB%8C%E6%B0%97%E6%80%A7%E6%8E%A5%E7%9D%80%E5%89%A4&ie=utf-8&oe=utf-8 )がありますから、それを塗ると効率的です。防錆にもなります。

お礼

詳しい図解まで入れていただき良く分かりました。有難うございました。

回答No.7

foomufoomu

いくらがんばっても、門外漢には建築の工学はわからない。ひとつには、歴々の大工さんたちが経験的に得た知識が元になっているから。もう一つは、ふつうの機械工学とはけた違いに規模が大きい。

たとえば、
＞お分かりのように木には大きな弾性はありませんし、簡単に変形していしまいますから
これは、大間違い。
木材のヤング率はコンクリートの約1/3。引張り・圧縮強度はコンクリートの圧縮強度と同じぐらい。
やすやすと変形はしないし、壊れるものでもない。

どうみても、素人考え。

お礼

木の柱がそんなに強度があるのには驚きました。耐震対策で早急に重い瓦を軽い素材にと考えていましたがもう少し先延ばし出来そうです。有難うございました。

回答No.5

foomufoomu

やはり、建築界での一般的な通説でなくて、工学一般で言われていることを建築に置き換えて自分で考えた説なのですね。

回答No.4

ORUKA1951

No.2です。構造や材料工学を学べば簡単なことなのですが、一応説明しておきます。
以前他の方も説明されています。
　⇒ボルトやナットを強く締め過ぎると余計に緩み易くなる理由は？ - 国産車 - 教えて！goo( http://okwave.jp/qa/q5112993.html )

ネジでの締結が締結力が弱いと簡単に緩むのは、ネジ山ドオシの摩擦が足りなくなるからです。その方法として
　ダブルナットがありますが、身近でもっも良く使われているのは鋏のネジでしょう。洋裁鋏や剪定鋏は、適当な力で押さえつけらていて、かつ刃が自由に動くようにするために、本体にネジがきられていて、ロックナットで緩みも締りもしないようにロックしてあります。
　ボルトにナットを入れてボルトを立てて振動させるとナットは簡単に緩んでいきます。
　ダブルナットにするとふたつのナットがせめぎあって、それぞれのナットのねじ山が逆方向にボルトの山に強く押し付けられて緩まないようにする方法です。
( https://www.youtube.com/watch?v=jKnDUdGmljM )にあるように、それぞれを逆方向にしめておかな下馬なりません。
　ダブルナットは、遊びが必要、遊びが発生してもナットが緩まないためのロック方法です。

　ハイテンションボルトは、ハイテンション(高張力ボルト)を使う方法で、オスネジとナットの山が強く押し付けられるためには、強くネジしめないとならないのですが、そのためには強くしめこまないとなりません。強く締め付けると通常の材質では張力が弱く千切れてしまいます。それに耐えるように、焼入れして引っ張りの力が強くしたハイテンション材を使用したボルトです。
　鉄骨の場合は、この強いテンションで構造体自体の接触面の摩擦で構造を保つことも目的ですが、そのためにはまずボルトが緩んではならないというのが前程です。

　羽子板ボルトのワッシャに角ワッシャを使用するのは、木材自体の弾力をこのネジ山ドオシの荷重に使用するためです。パスカルの法則じゃないですが、圧力は単位面積当たりの力ですが、できるだけ広い面積のワッシャを使用することで、木材の圧縮応力を効率的に使うためです。

お礼

緩み止めと摩擦力の関係が良く分かりました。有難うございました。

回答No.3

foomufoomu

NO.2に書いてある「理由」の大部分は、私は聞いたことがありません。

＞木工製品の場合は木自体が弾力を持っているためスプリングワッシャは不要です。
＞それどころか常に押さえつけているために木がへこんでしまいます。
＞座グリして大きなワッシャを沈めることもあります。
＞ダブルナットの必要は基本的にはありません
＞わざと遊ばせておく--ボルトを軸に自在に回転させるような場合は使用することがあります。

については、信じるかどうか、要注意です。

なお、私が書いた
>>ダブルナットは、ボルトがまっすぐ引っ張られる（引き抜かれる）場合に使います。
は、実際の現場では柱脚のアンカーボルトがそうなっているのですが、まっすぐ引っ張られるから使う、でなく緩み止めのため使うと思っている人が多いと思います。
しかし、実験してみると、単ナットではねじ山がつぶれてズルリとナットが抜けてしまうことが、けっこうあり、ナットが回転して抜けることはまずありません。
そもそも、建築の振動程度では、ナットの緩みを気にする必要はないようですし、緩み止めだとしたら柱脚だけに使う理由がわかりません。

建築で必ずワッシャを使う場所としては、鉄骨造の高力ボルト接合があります。これはうんと高いトルクで締め付けて、ボルトと鋼材の摩擦力で固定するものです。これにつかうのはスプリングワッシャでなくハイテンションワッシャという平座金が厚くなったような形のものです。おそらくスプリングワッシャのばね力程度ではまったく不足なのでしょう。
http://www.monotaro.com/g/00191685/
http://www.shinkobolt.co.jp/taikouex.htm

お礼

「ダブルナットは柱脚のアンカーボルトには必要」なのですね。新築の機会が有れば注意してみようと思います。有難うございました。

回答No.2

ORUKA1951

ネジが緩まない理由は、ネジ山ドオシがスリップしないこと、ナットやボルト頭が素材やワッシャとスリップしない必要があります。
　鉄と鉄は、荷重がないと滑りますが、一定以上の強い荷重がかかると滑りません。鉄のレールの上を鉄の車輪で列車が走れるのは、その摩擦のためです。

　スプリングワッシャは、その反発力で、締結されているものに遊びが生じた場合にも常に荷重をかけ続けるためのものです。
　しかし、木工製品の場合は木自体が弾力を持っているためスプリングワッシャは不要です。それどころか常に押さえつけているために木がへこんでしまいます。
　平ワッシャはめり込みを防ぐために使用します。めり込んだら遊びが出来て緩むからです。通常は大きな角ワッシャを使用します。座グリして大きなワッシャを沈めることもあります。

　ダブルナットの必要は基本的にはありませんが、わざと遊ばせておく--ボルトを軸に自在に回転させるような場合は使用することがあります。

　単に知識でしなく、なぜかを理解しておかないとダメですよ。

お礼

ネジの緩みの原因が良く分かりました。有難うございました。

回答No.1

foomufoomu

住まいカテゴリなので、家の改造とかだと思いますが、
スプリングワッシャは、普通、建築用では使いません。つけても無意味か逆効果だともいわれています。
平ワッシャは、木材にめり込むような場合のみ使います。
ダブルナットは、ボルトがまっすぐ引っ張られる（引き抜かれる）場合に使います。家はふだんは振動しないので、ゆるみ止めの意味はあまりありません。
なお、回転する部分(回転力がかかる部分)にボルトを使うと、ダブルにしてもゆるみます。この場合は２本以上のボルトを並べて使います。

お礼

「スプリングワッシャは、普通、建築用では使いません。つけても無意味か逆効果だともいわれています。」ナットしか付属していない事に納得しました。有難うございました。