UPSSSC Civil JE Structural Engineering Notes | RCC + Steel | Numericals, MCQ, Formula Sheet

UPSSSC CIVIL JE – STRUCTURAL ENGINEERING
PART – 1 : BASIC RCC & STEEL

PART–A : RCC (Reinforced Cement Concrete)

1. RCC का परिचय

RCC (Reinforced Cement Concrete) एक composite material है जिसमें concrete और steel reinforcement दोनों का प्रयोग किया जाता है। Concrete compression में strong होता है लेकिन tension में weak होता है, जबकि steel tension में strong होता है।

• Concrete: Cement + Fine Aggregate (Sand) + Coarse Aggregate + Water
• Steel: Tension को resist करने के लिए

RCC के प्रमुख फायदे:

• High compressive strength
• Fire resistant
• Durable और long life
• Economical construction
• Any shape में ढाला जा सकता है

2. RCC Slab

Slab एक horizontal structural member है जो load को beam या column तक transfer करता है।

2.1 Slab पर लगने वाले Load

• Dead Load (Self weight)
• Live Load
• Floor Finish Load

Density of RCC = 25 kN/m³
Self weight = Thickness × 25 kN/m³

2.2 Slab के प्रकार

One Way Slab
जब Longer span / Shorter span ≥ 2 हो।
Main reinforcement short span की direction में दी जाती है।

Two Way Slab
जब Longer span / Shorter span < 2 हो।
Reinforcement दोनों directions में दी जाती है।

2.3 Effective Depth (d)

d = Overall depth – Clear cover – ½ bar diameter

2.4 Minimum Reinforcement (IS 456)

• Mild Steel bars = 0.15%
• HYSD bars = 0.12%

3. RCC Beam

Beam एक horizontal member है जो bending moment और shear force को resist करता है।

3.1 Beam के प्रकार

• Simply Supported Beam
• Cantilever Beam
• Fixed Beam
• Continuous Beam

3.2 Bending Moment & Shear Force

Simply Supported Beam (UDL):
Maximum BM = wL² / 8
Maximum SF = wL / 2

4. RCC Column

Column एक vertical structural member है जो axial load और bending moment को resist करता है।

4.1 Column के प्रकार

• Short Column
• Long Column

Short Column: Effective length / Least lateral dimension ≤ 12

4.2 Column Reinforcement (IS 456)

• Minimum steel = 0.8% of gross area
• Maximum steel = 6% of gross area

PART–B : STEEL STRUCTURE

5. Steel Structure का परिचय

Steel structure में rolled steel sections जैसे ISMB, ISMC, ISA, ISWB आदि का उपयोग किया जाता है।

Steel Structure के फायदे:

• High strength with less weight
• Fast construction
• Reusable material

6. Steel Members

• Tension Member: Tie rod, Hanger
• Compression Member: Column, Strut

Compression members का main failure = Buckling

7. Steel Truss

Truss triangular arrangement में connected members का framework होता है।

• King Post Truss
• Queen Post Truss
• Pratt Truss
• Warren Truss

UPSSSC JE Exam Important Points:

• IS 456 : Code for RCC
• Clear cover – Slab: 20 mm
• Clear cover – Beam: 25 mm
• Clear cover – Column: 40 mm
• Density of RCC = 25 kN/m³

UPSSSC CIVIL JE – STRUCTURAL ENGINEERING
PART – 2 : RCC NUMERICALS & DESIGN

1. RCC Design Method (IS 456)

UPSSSC JE परीक्षा में RCC का design Limit State Method (LSM) पर आधारित होता है।

• Limit State of Collapse
• Limit State of Serviceability

Partial Safety Factors:
Concrete (γc) = 1.5
Steel (γs) = 1.15

2. RCC Slab – Numericals

Example 1: Bending Moment in One Way Slab

Span = 4 m
Total load = 8 kN/m²

Formula: BM = wL² / 8

BM = 8 × 4² / 8 = 16 kN·m

Example 2: Effective Depth Calculation

Overall depth = 130 mm
Clear cover = 20 mm
Bar diameter = 10 mm

Effective depth (d) = 130 − 20 − 5 = 105 mm

Example 3: Minimum Steel in Slab

Ast(min) = 0.12% × b × D (HYSD)

Formula based MCQs बहुत बार पूछे जाते हैं।

3. RCC Beam – Numericals

Example 4: Shear Force & Bending Moment

Simply supported beam
Span = 5 m
UDL = 15 kN/m

BM = 15 × 5² / 8 = 46.9 kN·m
SF = 15 × 5 / 2 = 37.5 kN

Example 5: Moment of Resistance (LSM)

For singly reinforced rectangular beam:
Mu = 0.138 fck b d²

This formula is most important for UPSSSC JE.

4. RCC Column – Numericals

Example 6: Short or Long Column

Effective length = 3.6 m
Least lateral dimension = 300 mm

Le / D = 3600 / 300 = 12
∴ Column is Short Column

Example 7: Axially Loaded Column

Pu = 0.4 fck Ac + 0.67 fy Asc

Direct formula based questions frequently asked.

5. Important RCC Design Values (Exam)

• Minimum slab thickness = 100 mm
• Clear cover (Slab) = 20 mm
• Clear cover (Beam) = 25 mm
• Clear cover (Column) = 40 mm
• Density of RCC = 25 kN/m³

📌 Revision Tip: Slab और Beam numericals में formulas याद रखना scoring होता है।

UPSSSC CIVIL JE – STRUCTURAL ENGINEERING
PART – 3 : STEEL STRUCTURE (THEORY + NUMERICALS)

1. Introduction to Steel Structure

Steel structure में structural steel members का उपयोग करके construction किया जाता है। Steel high tensile और compressive strength के कारण RCC की तुलना में हल्का और मजबूत होता है।

Common Codes:
IS 800 – General Construction in Steel
IS 808 – Dimensions of Hot Rolled Sections

2. Types of Steel Members

(A) Tension Members

Tension members वो members होते हैं जो axial tension resist करते हैं।

• Tie rods
• Hangers
• Bottom chord of truss

Failure Modes:

• Yielding of gross section
• Rupture of net section
• Block shear

Numerical 1: Tension Capacity

Design strength = (Area × fy) / γm

(B) Compression Members

Compression members axial compression resist करते हैं।

• Column
• Strut
• Top chord of truss

Main Failure: Buckling

Slenderness Ratio

λ = Effective length / Least radius of gyration

3. Buckling Theory (Exam Important)

Buckling elastic instability के कारण compression members में होता है।

Euler Formula:

Pcr = π²EI / Le²

Numerical 2: Buckling Load

E = 2 × 10⁵ N/mm²
I = 8 × 10⁶ mm⁴
Le = 3000 mm

Pcr = π² × 2×10⁵ × 8×10⁶ / 3000²

4. Steel Beams

Steel beams bending moment और shear force resist करते हैं।

Common sections: ISMB, ISWB, ISHB

Numerical 3: Bending Stress

σ = M / Z

5. Steel Truss

Steel truss triangular framework होता है जो axial forces resist करता है।

• King Post Truss
• Queen Post Truss
• Pratt Truss
• Warren Truss

Truss Analysis Methods:

• Method of Joints
• Method of Sections

Numerical 4: Method of Joints

ΣFx = 0, ΣFy = 0

6. Steel Connections (Intro)

Steel members को जोड़ने के लिए connections उपयोग होते हैं।

• Bolted connections
• Riveted connections
• Welded connections

UPSSSC JE Exam Tip: Steel में direct formula + theory questions ज्यादा आते हैं।

UPSSSC CIVIL JE – STRUCTURAL ENGINEERING
PART – 4 : STEEL CONNECTIONS (THEORY + NUMERICALS)

1. Introduction to Steel Connections

Steel connections का कार्य अलग-अलग steel members को safely और effectively जोड़ना होता है ताकि forces आसानी से transfer हो सकें।

Steel Connections के मुख्य प्रकार:

• Bolted Connections
• Riveted Connections
• Welded Connections

2. Bolted Connections

Bolted connection में steel bolts के माध्यम से members को जोड़ा जाता है। Modern steel structures में सबसे ज्यादा उपयोग होता है।

2.1 Bolts के प्रकार

• Black bolts
• Turned and fitted bolts
• High Strength Friction Grip (HSFG) bolts

2.2 Failure of Bolted Connection

• Shear failure of bolt
• Bearing failure
• Tearing of plate
• Net section failure

Numerical 1: Shear Strength of Bolt

Vns = (fub / √3) × An

यह formula UPSSSC JE में direct पूछा जा सकता है।

3. Riveted Connections

Riveted connections पुराने steel structures में उपयोग होते हैं लेकिन exam point of view से महत्वपूर्ण हैं।

3.1 Rivet के प्रकार

• Snap head rivet
• Countersunk rivet

3.2 Failure of Riveted Joint

• Shearing of rivet
• Crushing of rivet or plate
• Tearing of plate

Numerical 2: Strength of Rivet

Shear strength = n × (πd²/4) × τ

4. Welded Connections

Welded connections में members को permanently जोड़ने के लिए welding की जाती है।

4.1 Welding के प्रकार

• Fillet weld
• Butt weld

4.2 Advantages of Welded Connection

• High rigidity
• No drilling required
• Better appearance

Numerical 3: Strength of Fillet Weld

Design strength = 0.7 × s × L × fwd

जहाँ s = size of weld, L = length of weld

5. Comparison of Connections (Exam)

• Bolted → Easy to install & replace
• Riveted → Old structures
• Welded → Rigid & permanent

📌 Exam Tip: Steel connections में formulas + failure modes से questions आते हैं।

UPSSSC CIVIL JE – STRUCTURAL ENGINEERING
PART – 5 : RCC + STEEL MCQ / PYQ (WITH EXPLANATION)

SECTION – A : RCC MCQs

Q1. RCC में concrete का मुख्य कार्य क्या है?

A. Tension लेना
B. Compression लेना
C. Shear लेना
D. Bending लेना

Correct Answer: B
Explanation: Concrete compression में strong होता है, tension steel लेता है।

Q2. One-way slab तब होता है जब:

A. L/B < 1
B. L/B = 1
C. L/B ≥ 2
D. L/B ≤ 2

Correct Answer: C
Explanation: IS 456 के अनुसार L/B ≥ 2 होने पर slab one-way मानी जाती है।

Q3. RCC slab में minimum reinforcement (HYSD) कितना होता है?

A. 0.10%
B. 0.12%
C. 0.15%
D. 0.20%

Correct Answer: B
Explanation: IS 456 के अनुसार HYSD bars के लिए 0.12% minimum steel दिया जाता है।

Q4. Simply supported beam पर UDL के लिए maximum bending moment होता है:

A. wL²/6
B. wL²/10
C. wL²/8
D. wL²/12

Correct Answer: C
Explanation: Standard formula: BM = wL²/8

Q5. Short column की condition क्या है?

A. Le/D ≥ 12
B. Le/D ≤ 12
C. Le/D ≥ 15
D. Le/D ≤ 10

Correct Answer: B
Explanation: IS 456 के अनुसार Le/D ≤ 12 होने पर column short कहलाता है।

SECTION – B : STEEL MCQs

Q6. Steel structure के design के लिए कौन सा IS code उपयोग होता है?

A. IS 456
B. IS 875
C. IS 800
D. IS 383

Correct Answer: C
Explanation: IS 800 steel structures के design के लिए code है।

Q7. Compression member का मुख्य failure mode क्या है?

A. Tension failure
B. Crushing
C. Buckling
D. Shear failure

Correct Answer: C
Explanation: Compression members में buckling प्रमुख failure होता है।

Q8. Slenderness ratio क्या होता है?

A. L/r
B. r/L
C. L²/r
D. r²/L

Correct Answer: A
Explanation: Slenderness ratio = Effective length / radius of gyration

Q9. Truss analysis में commonly कौन सा method use होता है?

A. Moment distribution
B. Method of joints
C. Slope deflection
D. Conjugate beam

Correct Answer: B
Explanation: Truss analysis के लिए method of joints एवं sections उपयोग होते हैं।

Q10. Welded connection का प्रमुख लाभ क्या है?

A. Easy dismantling
B. More holes required
C. High rigidity
D. Temporary nature

Correct Answer: C
Explanation: Welded joints rigid और permanent होते हैं।

📌 Exam Tip: UPSSSC JE में 60–70% questions direct MCQ + PYQ pattern पर आधारित होते हैं।

UPSSSC CIVIL JE – STRUCTURAL ENGINEERING
PART – 6 : ONE-LINER REVISION NOTES (LAST DAY)

SECTION – A : RCC ONE-LINERS

• RCC एक composite material है जिसमें concrete + steel होता है।

• Concrete compression में strong और tension में weak होता है।

• RCC design के लिए IS 456 code उपयोग होता है।

• RCC की density = 25 kN/m³ होती है।

• One-way slab तब होता है जब L/B ≥ 2 हो।

• Two-way slab तब होता है जब L/B < 2 हो।

• Slab में minimum reinforcement (HYSD) = 0.12% होता है।

• Simply supported beam (UDL) का BM = wL²/8 होता है।

• Simply supported beam (UDL) का SF = wL/2 होता है।

• Short column की condition: Le/D ≤ 12 होती है।

• Column में minimum steel = 0.8% और maximum steel = 6% होता है।

• Slab cover = 20 mm, Beam cover = 25 mm, Column cover = 40 mm।

SECTION – B : STEEL ONE-LINERS

• Steel structure design के लिए IS 800 code उपयोग होता है।

• Steel members tension और compression में कार्य करते हैं।

• Compression member का मुख्य failure = Buckling।

• Slenderness ratio = Effective length / Radius of gyration।

• Euler formula elastic buckling के लिए उपयोग होती है।

• Steel beams bending और shear resist करते हैं।

• Bending stress का formula: σ = M/Z।

• Truss triangular framework होता है।

• Truss analysis के लिए method of joints प्रयोग होता है।

• Truss का top chord compression और bottom chord tension में होता है।

SECTION – C : STEEL CONNECTION ONE-LINERS

• Steel connections force transfer के लिए दिए जाते हैं।

• Bolted connections installation में आसान होते हैं।

• Riveted connections पुराने steel structures में पाए जाते हैं।

• Welded connections rigid और permanent होते हैं।

• Fillet weld सबसे ज्यादा उपयोग किया जाने वाला weld है।

• Weld strength = 0.7 × s × L × fwd होती है।

Last Day Tip: Exam से पहले ये one-liners 2–3 बार पढ़ लेने से 15–20 marks secure किए जा सकते हैं।

UPSSSC CIVIL JE – STRUCTURAL ENGINEERING
PART – 7 : COMPLETE FORMULA SHEET (RCC + STEEL)

SECTION – A : BASIC RCC FORMULAS

• Density of RCC = 25 kN/m³

• Effective depth (d) = Overall depth − cover − ½ bar diameter

• One-way slab condition: L/B ≥ 2

• Two-way slab condition: L/B < 2

• Minimum reinforcement (Slab): 0.12% (HYSD), 0.15% (MS)

SECTION – B : RCC SLAB & BEAM FORMULAS

• Self weight of slab = Thickness × 25

• Simply supported beam (UDL): BM = wL² / 8

• Simply supported beam (UDL): SF = wL / 2

• Cantilever beam (UDL): BM = wL² / 2

• Cantilever beam (UDL): SF = wL

SECTION – C : RCC DESIGN (LSM)

• Partial safety factor (Concrete) γc = 1.5

• Partial safety factor (Steel) γs = 1.15

• Moment of resistance (Singly reinforced beam): Mu = 0.138 fck b d²

• Axially loaded column: Pu = 0.4 fck Ac + 0.67 fy Asc

• Short column condition: Le/D ≤ 12

SECTION – D : STEEL BASIC FORMULAS

• Steel design code = IS 800

• Modulus of elasticity of steel (E) = 2 × 10⁵ N/mm²

• Slenderness ratio (λ) = Le / r

SECTION – E : STEEL MEMBER FORMULAS

• Euler buckling load: Pcr = π²EI / Le²

• Bending stress in steel beam: σ = M / Z

• Tension member design strength = (Area × fy) / γm

SECTION – F : STEEL CONNECTION FORMULAS

• Shear strength of bolt: Vns = (fub / √3) × An

• Shear strength of rivet = n × (πd² / 4) × τ

• Strength of fillet weld = 0.7 × s × L × fwd

Final Revision Tip: Exam से पहले इस formula sheet को 2–3 बार revise करें, numerical questions आसान लगेंगे।

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