1172 spendete Donna Berta di Bernardo der örtlichen Kathedrale 60 Silbermünzen für den Kauf von Steinen für den Sockel eines neuen Glockenturms.
Im nächsten Jahr begann der Bau des Turms und fast sofort gab es Probleme. Das Turmgelände lag auf einem weichen Boden, der hauptsächlich aus Lehm, feinem Sand und Muscheln bestand (die Stadt liegt zwischen den Flüssen Arno und Serchio). Als die Erbauer 1178 den zweiten Stock fertigstellten, begann sich der Turm zu lehnen.
Bald wurde der Bau für fast 100 Jahre gestoppt, als Pisa Kriege gegen Genua, Lucca und Florenz führte. Dies könnte ein glücklicher Bruch gewesen sein, da die moderne Analyse besagt, dass der Turm definitiv gestürzt wäre, wenn der Bau ohne Zeit für die Absetzung des Bodens fortgesetzt worden wäre.
Als die Arbeiten am Turm wieder aufgenommen wurden, neigte er sich um 0,2 Grad nördlich der Vertikalen, aber als die Arbeiter im siebten Stock begannen, neigte sich der Turm um ein Grad nach Süden. Um diese Zeit stoppte der Bau aus unbekannten Gründen erneut.
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Im Laufe des nächsten Jahrhunderts ging der Bau zeitweise weiter.
Die Neigung des Turms nahm um weitere 1,6 Grad zu. Um dem Mager entgegenzuwirken, bauten die Bauherren die restlichen Stockwerke an der Südseite des Turms höher. Das Gewicht der zusätzlichen Böden ließ das Fundament jedoch nur weiter sinken, was die Situation verschlimmerte. Nachdem sie getan hatten, was sie konnten, beendeten die Bauherren den Turm und stellten ihn um 1370 offiziell fertig.
Seit der Fertigstellung des Turms haben Ingenieure und Architekten aus aller Welt den Turm überwacht und versucht, ihn zu korrigieren. Diese Versuche beinhalteten das Hinzufügen von Mörtel zum Fundamentmauerwerk, das Umwickeln von kunststoffbeschichteten Stahlstücken um den Turm bis zum zweiten Stock, das Gießen eines Betonrings um die Basis des Turms, das Verlegen von Bleigegengewichten zur Nordseite, das Installieren von verankerten Kabelgegengewichten und das Extrahieren von Erde unter der Nordseite.
Nach der Entfernung von mehr als 70 Tonnen Erde im Jahr 2008 gaben die Ingenieure bekannt, dass der Turm so stabilisiert worden sei, dass er sich zum ersten Mal seit Baubeginn nicht mehr bewegt habe. Seine Neigung beträgt jetzt nur noch etwa vier Grad (vor allen Restaurierungsversuchen betrug die Neigung 5,5 Grad) oder etwa 13 Fuß hinter der vollkommen Vertikalen. Der Schiefe Turm von Pisa sollte mindestens die nächsten 200 Jahre stabil sein.
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