Sachverhalt:
A.
A.a. Mit Verfügung vom 3. Juli 2014 hob die IV-Stelle des Kantons Zug die A._ (Jg. 1962) rückwirkend für die Zeit ab 1. Juni 2002 gewährte ganze Invalidenrente (Verfügung vom 13. Dezember 2004) per 31. August 2014 auf. Das Verwaltungsgericht des Kantons Zug wies die dagegen erhobene Beschwerde mit Entscheid vom 26. Februar 2015 mit der Begründung ab, schon die ursprüngliche Rentenzusprache vom 13. Dezember 2004 sei zweifellos unrichtig gewesen. Das Bundesgericht bestätigte diese Betrachtungsweise mit Urteil 8C_251/2015 vom 1. Juni 2015.
A.b. Während des laufenden Verfahrens machte A._ am 6. Mai 2015 eine Verschlechterung seines Gesundheitszustands geltend. Die IV-Stelle trat auf das neue Leistungsbegehren mit Verfügung vom 12. Oktober 2015 nicht ein. Am 27. November 2015 gelangte A._ erneut unter Berufung auf seine verschlechterte gesundheitliche Situation an die Verwaltung. Die IV-Stelle trat auf diese Neuanmeldung ein und tätigte medizinische Abklärungen. Mit Vorbescheid vom 14. April 2016 stellte sie die Abweisung des Leistungsbegehrens in Aussicht. Vom 23. Juni bis 22. Juli 2016 liess sie A._ an drei Tagen observieren und beabsichtigte, ihn durch die Dres. med. B._ und C._ bidisziplinär begutachten zu lassen. Zur angesetzten Begutachtung am 8. März 2017 erschien A._ nicht. Mit Verfügung vom 10. März 2017 trat die IV-Stelle - wie vorgängig mehrfach angekündigt - auf das Leistungsbegehren nicht ein, u.a. mit der Begründung, A._ sei nicht zur vereinbarten Begutachtung bei Dr. med. D._ erschienen und ohne diese könne über das Leistungsbegehren nicht entschieden werden. Das Verwaltungsgericht des Kantons Zug wies die dagegen erhobene Beschwerde mit Entscheid vom 12. Dezember 2017 rechtskräftig ab.
A.c. Mit Verfügung vom 17. März 2017 forderte die IV-Stelle die entstandenen Abklärungskosten in Höhe von Fr. 2'402.95 zurück, was das Verwaltungsgericht mit Entscheid vom 19. Juli 2018 bestätigte. Das Bundesgericht hiess die daraufhin gegen die Kostenauferlegung erhobene Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten gut (Urteil 8C_629/2018 vom 19. August 2019).
A.d. Unter Bekundung seiner nunmehr bestehenden Bereitschaft zur Mitwirkung meldete sich A._ am 19. Januar 2018 wiederum zum Leistungsbezug bei der Invalidenversicherung an. Nach Einholung aktueller medizinischer Berichte und Anordnung einer polydisziplinären Begutachtung bei der MEDAS Bern (Expertise vom 4. Januar 2019) lehnte die IV-Stelle das Leistungsgesuch mangels rentenbegründenden Invaliditätsgrads ab (Verfügung vom 2. Juli 2019).
B.
Die hiergegen geführte Beschwerde wies das Verwaltungsgericht mit Entscheid vom 20. Oktober 2020 ab.
C.
A._ lässt dagegen Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen und beantragen, in Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheids und der Verfügung vom 2. Juli 2019 sei ihm eine ganze Invalidenrente zuzusprechen. Eventualiter sei die Sache zu neuer materieller Beurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Ferner ersucht er um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege.
Erwägungen:
1.
Mit der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann eine Rechtsverletzung nach Art. 95 f. BGG gerügt werden. Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (Art. 106 Abs. 1 BGG). Dennoch prüft es - offensichtliche Fehler vorbehalten - nur die in seinem Verfahren gerügten Rechtsmängel (Art. 42 Abs. 1 f. BGG; BGE 135 II 384 E. 2.2.1 S. 389). Es legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG). Es kann ihre Sachverhaltsfeststellung von Amtes wegen berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Verfahrensausgang entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1, Art. 105 Abs. 2 BGG).
2.
Streitig und zu prüfen ist, ob das kantonale Gericht Bundesrecht verletzte, indem es die Verfügung vom 2. Juli 2019 bestätigte, wonach kein Anspruch auf Invalidenrente besteht.
3.
3.1. Die Vorinstanz mass dem polydisziplinären Gutachten der MEDAS Bern vom 4. Januar 2019 Beweiswert zu (BGE 134 V 231 E. 5.1 S. 232; 125 V 351 E. 3a S. 352 mit Hinweis) und stellte fest, seit der Rentenaufhebung im Jahr 2014 seien zum bestehenden Beschwerdebild orthopädische und kardiale Leiden hinzugetreten, weshalb eine Verschlimmerung des Gesundheitszustands vorliege. Hilfsarbeitertätigkeiten auf dem Bau seien dem Beschwerdeführer daher nicht mehr zumutbar. Somit bejahte sie eine neuanmeldungsrechtlich analog zu prüfende - revisionsbegründende erhebliche Änderung in den tatsächlichen Verhältnissen, wobei Referenzzeitpunkt hierfür die rentenaufhebende Verfügung vom 3. Juli 2014 bildete. Die Vorinstanz hielt weiter fest, gestützt auf die Expertise vom 4. Januar 2019 sei der Beschwerdeführer aber in einer leidensadaptierten Tätigkeit vollständig arbeitsfähig. Angepasst seien Tätigkeiten ohne Heben und Tragen von Lasten über 15 kg, ohne Zwangshaltung des Rumpfes und des Kopfes, ohne gebückte Position, ohne rein gehende, stehende oder sitzende Arbeiten, ohne Besteigen von Leitern und Gerüsten oder viel Treppensteigen, ohne kniend oder in der Hocke zu verrichtende Arbeiten sowie ohne Nachtschichtarbeit.
Da Validen- und Invalideneinkommen ausgehend vom gleichen Tabellenlohn der LSE zu ermitteln seien, entspreche der Invaliditätsgrad dem Grad der Arbeitsunfähigkeit (vgl. Urteil 8C_536/2019 vom 26. September 2019 unter Hinweis auf SVR 2017 IV Nr. 71 S. 219, 9C_675/2016 E. 3.2.1). Bei fehlender Arbeitsunfähigkeit in leidensangepassten Tätigkeiten und in Berücksichtigung eines Abzugs vom Tabellenlohn gemäss BGE 126 V 75 von 5 % ergab dies gemäss vorinstanzlichem Entscheid einen rentenausschliessenden Invaliditätsgrad von 5 %.
3.2. Der Beschwerdeführer wirft der Vorinstanz eine willkürliche Beweiswürdigung vor. Insbesondere habe sie verkannt, dass der behandelnde Dr. med. E._, Facharzt für Kardiologie und Innere Medizin, neu eine nicht stenosierende koronare Herzerkrankung aufgeführt habe, die im MEDAS-Gutachten vom 4. Januar 2019 noch nicht diagnostiziert worden sei. Diese gesundheitliche Verschlechterung habe die Vorinstanz ungenügend berücksichtigt und die Beweiskraft der Berichte des Dr. med. E._ vom 4. März und 27. August 2019 zu Unrecht angezweifelt, was den Untersuchungsgrundsatz verletze. Weiter habe die Vorinstanz ohne gründliche Prüfung die im Gutachten der MEDAS festgehaltene Aggravation bzw. Simulation übernommen. Dies verstosse ebenfalls gegen den Untersuchungsgrundsatz und sei überdies willkürlich und den Anspruch auf rechtliches Gehör verletzend. Der Neurologe Dr. med. F._ habe aufgezeigt, dass nahezu das gesamte Gutachten auf der Annahme von Aggravation und Simulation beruhe. Auf die dargelegten Widersprüche im Gutachten sei die Vorinstanz nicht eingegangen. Der behandelnde Psychiater Dr. med. G._ habe ferner in seinen Berichten vom 13. Mai 2018 und 25. Februar 2019 die Symptome und das Verhalten des Beschwerdeführers als glaubhaft und authentisch angesehen, weshalb sich eine explizite Auseinandersetzung mit dem Vorwurf der Aggravation und Simulation erübrige. Im Bericht vom 25. Februar 2019 sei ein seit der Begutachtung verschlechterter psychischer Gesundheitszustand festgestellt worden. Die Vorinstanz habe somit in willkürlicher Beweiswürdigung auf eine nicht schlüssige Expertise abgestellt.
4.
4.1. Die Rügen des Beschwerdeführers sind nicht stichhaltig. Die in der Beschwerde geäusserten Vorwürfe, die Vorinstanz habe den Untersuchungsgrundsatz, den Anspruch auf rechtliches Gehör und das Willkürverbot verletzt, stützen sich lediglich auf Kritik am im angefochtenen Entscheid verbindlich festgestellten Sachverhalt.
Die Vorinstanz hat sich hinreichend mit den Vorbringen des Beschwerdeführers auseinandergesetzt und ihre wesentlichen Überlegungen genannt. Der Beschwerdeführer verkennt, dass der Anspruch auf rechtliches Gehör (Art. 29 Abs. 2 BV) nicht bedeutet, dass das angerufene Gericht jedes einzelne Vorbringen ausdrücklich widerlegen muss. Es genügt, wenn der Entscheid gegebenenfalls sachgerecht angefochten werden kann (BGE 140 II 262 E. 6.2). Jedenfalls kann von einer den Untersuchungsgrundsatz verletzenden, offensichtlich unrichtigen (oder unvollständigen) vorinstanzlichen Feststellung des rechtserheblichen Sachverhalts oder gar von einer willkürlichen Würdigung der Aktenlage keine Rede sein.
Was die von Dr. med. F._ im Bericht und in der Stellungnahme vom 6. März 2019 geübte Kritik am Gutachten der MEDAS betrifft, schmälert diese, wie die Vorinstanz willkürfrei festgestellt hat, dessen Beweiskraft nicht. Im Zusammenhang mit der Angabe des Dr. med. F._, die vom neurologischen Gutachter Dr. med. H._ postulierte Möglichkeit einer simulierten hypertensiven Krise stelle in der Medizin wohl ein Novum dar, hielt die Vorinstanz in nicht zu beanstandender Weise fest, dass sich Dr. med. F._ nicht mit den seitens des Gutachters beschriebenen, schwerwiegenden Inkonsistenzen und Auffälligkeiten auseinandersetzt habe. Der eingehenden Begründung des Experten, warum er eine solche hypertensive Krise im vorliegenden Kontext nicht als glaubhaft erachtete, setzte Dr. med. F._ nichts entgegen. So legte dieser nicht dar, weshalb die gutachterliche Wertung einer faktiziellen Präsentation einer hypertensiven Krise medizinisch nicht haltbar sein soll. Überdies wies die Vorinstanz darauf hin, dass anlässlich der interdisziplinären Gesamtbeurteilung in allen Disziplinen hochauffällige Verhaltensbeobachtungen festgestellt worden seien, die das Bild einer hochwahrscheinlich bewusst inszenierten Darstellung schwerer Erkrankungen vermitteln würden, die mindestens teilweise als schwergradige Aggravation zu werten sei, aber auch teilweise schon die Kriterien der Simulation erfüllen würden. Nachdem das kantonale Gericht indessen nicht auf einen Ausschlussgrund nach BGE 141 V 281 E. 2.2.1 S. 287 f. erkannte, braucht nicht weiter geprüft zu werden, ob ein solcher in Form der Aggravation oder Simulation gegeben wäre. Gestützt auf das psychiatrische Teilgutachten der MEDAS, wonach keine psychischen Störungen aus dem affektiven oder psychotischen Formenkreis feststellbar waren, schloss die Vorinstanz einen psychischen Gesundheitsschaden mit Auswirkung auf die Arbeitsfähigkeit aus. Daran ändert nichts, dass Dr. med. G._ das Verhalten und die Angaben des Beschwerdeführers als authentisch und glaubhaft bezeichnete. Er begründete seine Ansicht nicht und stellte, wie die Vorinstanz willkürfrei festhielt, hauptsächlich auf die subjektiven Angaben des Beschwerdeführers ab. Dass die Vorinstanz die von Dr. med. G._ attestierte Verschlechterung des Zustands nicht als schlüssig erachtete, hält daher vor Bundesrecht stand (Berichte vom 13. Mai 2018 und 25. Februar 2019).
Soweit der Beschwerdeführer einen verschlechterten kardiologischen Gesundheitszustand aufgrund der von Dr. med. E._ diagnostizierten nicht-stenosierenden koronaren Herzkrankheit geltend macht (Berichte vom 4. März 2019 und 27. August 2019), ist zu betonen, dass die Vorinstanz in kardialer (und orthopädischer) Hinsicht auf der Grundlage des MEDAS-Gutachtens ebenfalls von einer Verschlimmerung des Gesundheitszustands seit der Rentenaufhebung im Juli 2014 ausging. Sie übernahm die Einschätzung der Gutachter, wonach die angestammte Hilfsarbeitertätigkeit auf dem Bau als unzumutbar beurteilt wurde. Der im Mai 2018 erlittene Myocardinfarkt (bei nicht-obstruktiver Koronarsklerose) fand dabei auch in der gutachterlichen Beurteilung Beachtung, sodass die Feststellung der Vorinstanz, Dr. med. E._ stelle im Wesentlichen dieselben kardiologischen Diagnosen wie die Gutachter der MEDAS und die Kardiologen des Kantonsspitals I._ im Austrittsbericht vom 4. Mai 2018 als bundesrechtskonform zu werten ist. In der Gesamtbeurteilung erhob der begutachtende Kardiologe Dr. med. J._ einen weitgehend normalen Befund, weshalb die Experten die Leistungsfähigkeit in Bezug auf eine körperlich leichtere Tätigkeit dadurch nicht als zusätzlich eingeschränkt erachteten, nachdem schwere Arbeiten bereits aus orthopädischer Sicht als unzumutbar bezeichnet worden waren. Die Vorinstanz durfte dieses Zumutbarkeitsprofil übernehmen Sie legte nachvollziehbar und ohne Verletzung von Bundesrecht dar, weshalb die (unbegründet gebliebene) Einschätzung einer vollständigen Erwerbsunfähigkeit des Dr. med. E._ in seinen Attesten vom 30. Januar 2018 und 4. März 2019 die gutachterliche Beurteilung der Arbeitsfähigkeit nicht in Zweifel zu ziehen vermochte, zumal dieser im Widerspruch zu den Angaben in diesen zwei Attesten im IV-Bericht vom 19. April 2018 ebenfalls eine vollständige Arbeitsfähigkeit in einer leidensadaptierten Tätigkeit festhielt.
Konkrete Indizien, die gegen die Zuverlässigkeit der Expertise sprechen (BGE 137 V 210 E. 1.3.4 S. 227; 135 V 465 E. 4.4 S. 470), zeigt der Beschwerdeführer nicht auf, weshalb das kantonale Gericht willkürfrei und ohne Verletzung des Untersuchungsgrundsatzes darauf abstellen durfte.
4.2. Die Invaliditätsbemessung ist letztinstanzlich unbestritten geblieben, sodass sich weitere Ausführungen hierzu erübrigen.
5.
Bei diesem Ausgang des Verfahrens hat der Beschwerdeführer die Gerichtskosten zu tragen (Art. 66 Abs. 1 BGG). Die unentgeltliche Rechtspflege kann ihm gewährt werden, da die entsprechenden Voraussetzungen erfüllt sind (Art. 64 Abs. 1 BGG). Es wird indessen auf Art. 64 Abs. 4 BGG aufmerksam gemacht, wonach er der Gerichtskasse Ersatz zu leisten haben wird, wenn er später dazu in der Lage ist.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen.
2.
Dem Beschwerdeführer wird die unentgeltliche Rechtspflege gewährt und Rechtsanwalt und Notar lic. iur. Kurt Balmer wird als unentgeltlicher Anwalt bestellt.
3.
Die Gerichtskosten von Fr. 800.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt, indes vorläufig auf die Bundesgerichtskasse genommen.
4.
Dem Rechtsvertreter des Beschwerdeführers wird aus der Bundesgerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 2800.- ausgerichtet.
5.
Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Zug und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 2. Februar 2021
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Maillard
Die Gerichtsschreiberin: Polla