Оболочка межбакового отсека рассчитывается на осевую нагрузку при максимальном ускорении, а также на внешний изгибающий момент. Однако воздействие от изгибающих моментов мало по сравнению с осевыми усилиями. Оболочка межбакового отсека воспринимает и перераспределяет нагрузки, приходящие от точечных опор блоков первых ступеней, чтобы получить равномерную передачу усилий на стык с баком жидкого кислорода.
Бак жидкого водорода так же, как и бак окислителя, рассчитывается с учетом, что определяющим воздействием для верхней части бака от верхнего днища и большей части цилиндрической стенки бака является комбинированное воздействие давления в баке и температуры газа наддува. Средняя часть бака рассчитывается на повышенное давление в момент старта, а нижняя - на максимальные перегрузки.
Элементы жесткости в баке жидкого водорода рассчитывались на нагрузки, учитывающие расчетные величины изгибающих моментов и осевых сил в момент максимального продольного ускорения. Разрушающие нагрузки уменьшались за счет действия максимального рабочего давления в баке. Передняя часть рассчитывалась на осевую нагрузку и изгибающий момент при максимальной перегрузке с учетом разгрузки от внутреннего давления. Нижняя часть за узлом подвески орбитального корабля не испытывает внешних нагрузок и рассчитывалась на внутреннее давление.
Сила тяги первой ступени в параллельной компоновке приложена к верхней части межбакового отсека блока, так что на водородный бак действуют осевые нагрузки только от тяги своих двигателей.
Хвостовой отсек рассчитывался на прочность при максимальной перегрузке.
Применение нового высокопробного сплава 1201, разработанного И.Н.Фридляндером, потребовало ряда исследований в обеспечение прочности баков. Результаты испытаний показали высокую чувствительность материала и особенно сварных соединений к концентраторам напряжений, вызываемых краевыми зонами и технологическими дефектами типа несоосности сварных кромок и утяжек. Эта особенность материала потребовала повышенного качества расчетов и учета допустимых неточностей и моментности напряженного состояния, вызванного переменностью толщины конструкции. Расчеты проводились методом конечных элементов с помощью автоматизированного комплекса "Система-4". Зачетные прочностные испытания подтвердили правильность принятых методов расчета.
Были решены задачи по устойчивости бака кислорода от ветрового воздействия и устойчивости нижнего днища бака водорода от усилий от расходного трубопровода кислорода при заправке, по результатам которых приняты технические решения, обеспечивающие эксплуатацию с ограничением по скорости ветра при заправке бака кислорода и ограничением величины наддува каркасных отсеков баков.
Было учтено упрочнение алюминиевого сплава 1201 и его сварных соединений, проведено исследование трещиностойкости материала 1201 и его сварных соединений при криогенных температурах. Полученные данные позволили достаточно надежно назначить криогенные опрессовки в среде жидкого азота для конструкций, работающих в жидком водороде. Также в результате этих исследований получены и экспериментально подтверждены критерии трещиностойкости для высоких уровней напряжений, достигающих предела текучести материала. Исследована конструктивная прочность сварных соединений при криогенной температуре на титановых шаробаллонах.
Значительный градиент температур на стыках баков и каркасных отсеков потребовал решения упругопластической задачи для элементов стыка. Разработанная программа расчета упругопластических деформаций оболочечных конструкций методом конечных элементов подтверждена зачетными криогенно-теплостатическими испытаниями сборок каркасных отсеков с прилегающими частями баков, при которых подтверждена также и циклическая прочность.
Наличие действующих значительных сил от двигателей на каркасные отсеки, от связей с параблоками и орбитальной ступенью предопределяет неоднородную структуру конструкции каркасных отсеков Расчеты базируются на методе конечных элементов. Результаты расчетов хорошо согласуются с тензометрией зачетных испытаний.
Проведены проверки вибрационной прочности навесного оборудования и его крепления на отсеках, что позволило внести в конструкцию рад улучшений и показало достаточную вибропрочность конструкции. Испытаны панели с оборудованием и в условиях, имитирующих заданный спектр ударных ускорений с помощью тарированных зарядов взрывчатых веществ.