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Embora destinada a ficar na vertical, a torre começou a inclinar-se para sudeste logo após o início da construção, em 1173, devido a uma fundação mal construída e a um solo de fundação mal compactado, que permitiu à fundação ficar com assentamentos diferenciais. A torre atualmente se inclina para o sudoeste.
A Torre de Pisa foi projetada para abrigar o sino da catedral da cidade e foi finalizada em 1350. Há sete sinos, um para cada nota da escala musical. O maior deles foi instalado em 1655.
A altura do solo ao topo da torre é de 55,86 metros no lado mais baixo e de 56,70 metros na parte mais alta. A espessura das paredes na base é de 4,09 metros e 2,48 metros no topo. Seu peso é estimado em 14.700 toneladas (são 7 mim metros de mármore). A torre tem 296 ou 294 degraus: o sétimo andar da face norte das escadas tem dois degraus a menos. Antes do trabalho de restauração realizado entre 1990 e 2001 a torre estava inclinada com um ângulo de 5,5 graus, estando agora a torre inclinada em cerca de 3,99 graus. Isto significa que o topo da torre está a uma distância de 3,9 m de onde ele estaria se a torre estivesse perfeitamente na vertical.
À medida que a obra ia avançando, os engenheiros tentaram endireitar a inclinação, construindo os andares um pouco maiores do lado mais baixo. Mas a medida não deu certo e só prejudicou a construção, porque aumentou a instabilidade com o excesso do peso.
O curioso é que, no início, as pessoas pensavam que a Torre de Pisa tinha sido concluída com a finalidade de ser realmente torta, mas a inclinação foi acontecendo gradativamente.
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