ダブルナット完全ガイド：建築・土木での使い方、設計ポイントと注意点

2025年12月24日 最終更新日時 : 2025年12月24日 エバープレイ編集部

はじめに：ダブルナットとは何か

ダブルナット（いわゆるジャムナットの使用）は、同一の軸に二つのナットを用い、一方をもう一方に対して締め付けることで、ナットの緩みを防止する古典的かつ実用的な手法です。建築・土木の現場では、揺れや繰返し荷重、振動などによってナットが緩むことが安全上の大きなリスクになるため、ダブルナットは簡易で安価な対策として広く用いられてきました。本稿では、その原理、施工手順、設計時の留意点、代替手法や法規・検査上の考慮事項までを詳しく解説します。

基本原理とメカニズム

ダブルナットは主に「摩擦によるロック効果」を利用します。手順としては、主ナット（締結ナット）を所望の締付けトルクまたは軸力（プリロード）まで締め、続いてその上側に薄肉のナット（ジャムナット）を押し当てるようにして締め付けます。ジャムナットは主ナットに対して逆方向に力を伝え、両ナット間に摩擦力が生じることで回転を抑制します。

重要な点は、ダブルナット自体が軸力そのものを生み出すわけではなく、主ナットで与えたプリロードを保持することが目的である点です。摩擦係数やねじの潤滑状態によりロック効果の大きさは変わります。

利点

  • 簡単で道具が少なくて済む：特殊部品を必要とせず、現場でもすぐ施工可能。
  • 安価：特殊なロックナットや接着剤に比べコストが低い。
  • 取り外しが容易：恒久的な固定ではなくメンテナンス時に比較的簡単に分解可能。
  • 温度や薬品環境に比較的強い：化学的接着剤に頼らないため、環境条件による影響が少ない場合がある。

欠点・制約

  • 設計強度の低下に注意：ジャムナットの配置やねじ長さにより、全体の係合長が不足するとせん断強度や引張強度が低下する可能性がある。
  • 長期疲労や動的荷重下では限界がある：ヘビーデューティーな振動・衝撃では緩みが生じることがある。
  • 締付け管理が難しい：二段階の締め付けとなり、軸力（プリロード）を正確に管理するには手順と技能が必要。
  • ガリング（焼付き）や過締めのリスク：金属同士の接触で摩耗・焼付きが起こる場合がある。

代表的な使用例（建築・土木）

  • 仮設足場や鋼構造の臨時固定。
  • アンカーボルトの位置決めや仮締め後の保持。
  • 振動がある設備（ポンプ、発電機、橋梁付帯設備）の緩み防止（ただし重要締結部は専用のロックナット等を検討）。
  • 補修工事や点検時に頻繁に取り外す必要のある箇所。

施工手順（実務的なやり方）

  • ねじ部の確認：ねじ山の損傷や腐食がないかを点検する。潤滑剤の有無は後述のトルク管理に影響するため記録する。
  • 主ナットを締める：設計で指定されたトルクまたは目標軸力に基づいて主ナットを締める。トルク管理が難しい場合はターン・オブ・ナット法やトルク・角度法を用いる。
  • ジャムナットを装着：主ナットと接触する形で上側に薄いナットまたは通常ナットをねじ込む。
  • ジャムナットでロック：ジャムナットを主ナットに押し当てるように締める。ジャムナットは主ナットを保持する作用をするため、過度に強く締めて主ナットのプリロードを変えすぎないよう注意する。
  • 固定の確認：振れ止め工具やスパナ2本で両ナットを相対的にロックした後、目視・触診で緩みがないかを確認する。

トルクと軸力（プリロード）の関係と注意

ボルト・ナット系におけるトルクと軸力の関係は一般に次のように近似されます：T = K × F × d（T：トルク、F：軸力、d：公称径、K：トルク係数）となります。ただしKはねじ面の摩擦係数や潤滑、材質に大きく依存し、値は0.12〜0.3程度と幅があります。現場で単純にトルクだけでプリロードを管理する場合、この不確実性を考慮する必要があります。

ダブルナットを用いる際のポイント：

  • 主ナットを設計軸力で締めた後にジャムナットでロックすることで、主ナットの軸力が保持されやすくなる。ただしジャムナットの締め方で主ナットの軸力が僅かに変化する可能性がある。
  • 重要な構造接続（耐震・支持力がクリティカルな部位）では、より正確な軸力管理が必要なため、トルクだけに頼らず、直接張力式テンショナーやトルク・角度制御などを用いることを推奨する。

設計上の考慮事項

  • ねじの係合長：十分な山の係合長を確保することが基本。一般的には鋼材同士であればねじ径の1倍程度を目安にされることが多いが、材質や荷重条件によって必要長は変わる。設計資料やメーカー指針を参照すること。
  • ナットの材質と等級：ボルトとナットは同等または指定された組合せ（材質、強度等級）を用いる。異なる材質を併用すると破断や腐食（電食）のリスクがある。
  • ねじの露出長と安全性：ナットが十分にねじ山にかかっていること（露出山数が適切であること）を確認する。露出が不足すると座屈やせん断で損傷しやすい。
  • 振動・交番荷重下の設計：繰返し荷重がある場合は、ダブルナット単独での対策は不十分なことがあるため、専用のロックナット・割ピン・溶接止めなどの併用を検討する。

代替・併用される緩み防止手段

  • ロックナット（プレスナット、ペアロック、ナイロンインサートナット等）
  • ねじロック剤（スレッドロッカー）：化学的に固着させる方法。温度や分解・再整備の要件に注意。
  • 割ピンとキャッスルナット（分割ピンを用いた陰栓方式）
  • 溶接止め（ナットを溶着して回転を防止）——恒久的な固定が求められる場合に有効だが、再整備性を損なう。
  • スプリングワッシャーや波形ワッシャー（振動下での効果は限定的）

検査・保守上のポイント

  • 定期点検で目視・触診により緩みや腐食、ガタをチェックする。
  • 重要部位はトルクチェックを行い、必要なら再トルクを実施する。
  • 締結後のマーキング（塗装や目印）で、緩みの有無を視認しやすくする。
  • 整備履歴を残し、どの方法でロックしたか（ダブルナット、ロック剤等）を明確にしておく。

実務上の注意点まとめ

  • ダブルナットは万能ではない：用途や荷重条件に応じて適切な緩み防止手段を選ぶ。
  • 締付け管理を怠らない：主ナットの軸力を適切に確保したうえでジャムナットによりロックする。
  • 材質・係合長・腐食環境を考慮する：ナット・ボルトの材質差は避け、係合長を設計基準に従って確保する。
  • 重要接続は設計者の指示に従う：耐震、支持機能を担う接合部は施工者の判断のみで手法を決めず、構造設計者や仕様書に従う。

まとめ

ダブルナットは建築・土木現場で広く使われる緩み防止手法であり、正しく施工すれば安価で有効な対策になります。しかし、その有効性は設計・施工・点検の各段階での管理に依存します。特に重要な締結箇所では、より確実なロック方法や軸力管理手法を併用すること、材質・係合長・振動条件を十分考慮することが不可欠です。

参考文献

カテゴリー
建築・土木
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